JP2013200266A - 電気的接続装置とそれを備えるプローブカード並びに半導体検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 構造簡単で組立容易であり、接続対象端子の狭ピッチ化にも対応することができる電気的接続装置とプローブカード並びに半導体検査装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 一方端が一方の接続対象端子と接触する１又は複数のコンタクトピンと、前記コンタクトピンを付勢する弾性手段と、前記コンタクトピンの前記他方端と前記弾性手段との間に介挿され、前記コンタクトピンの前記他方端と接触する位置に形成された導電部を有する配線層を備えた配線フィルムと、前記導電部と他方の接続対象端子とを電気的に接続する電気的接続手段と、前記弾性手段の保持体と前記コンタクトピンのピンホルダーとを前記配線フィルムの厚さ以上の間隙をあけて配置する固定手段とを有している電気的接続装置と、それを備えたプローブカード並びに半導体検査装置を提供することによって解決する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電気的接続装置とそれを備えるプローブカード並びに半導体検査装置に関し、詳細には、接続対象となる電極端子の狭ピッチ化にも対応し得る電気的接続装置とそれを備えるプローブカード並びに半導体検査装置に関するものである。

例えば、ウエハ上に形成されたＩＣなどの半導体チップの電気的特性を試験する際に用いられるプローブカードにおいては、プローブカードの配線基板と検査対象である半導体素子の電極との間、或いは、プローブカードを構成する要素間での電気的接続を取るために、例えば、特許文献１に開示されるように、ポゴピンと呼ばれる電気的接続手段が用いられている。

しかしながら、ポゴピンは、通常、例えば図９に示すように、接続端子を形成するトッププランジャ１０１及びボトムプランジャ１０２と、両者を直線上に固定するバレル１０３と、バレル１０３内に配置されたスプリング１０４とから構成されており、構成部品の製作上、及び組立作業上の理由から小型化には限界がある。また、ポゴピンを小型化すると、バレル１０３の内径とスプリング１０４の外径との差が小さくなり、半導体素子の電極とのコンタクト時に、ボトムプランジャ１０２によって押し上げられると、スプリング１０４が湾曲し、時としてバレル１０３に接触することがあった。スプリング１０４がバレル１０３に接触すると、トッププランジャ１０１とボトムプランジャ１０２間の電気的接続経路がスプリング１０４とバレル１０３の双方となり、電気的接続経路が不安定になって、検査の際にノイズが発生するという不都合がある。

また、特許文献２には、半導体素子における電極の狭ピッチ化に対応するために、上下のプローブピンの間に第１の圧縮コイルスプリングを介在させるとともに、さらに、前記第１の圧縮コイルスプリングの内側に第２の圧縮コイルスプリングを配置することによって、より細いワイヤ径のコイルスプリングを用いることを可能にし、小型化を可能にしたとされる垂直型コイルスプリングプローブが開示されている。しかし、特許文献２に開示される垂直型コイルスプリングプローブにおいては、第１の圧縮コイルスプリングの内側にさらに第２の圧縮コイルスプリングを配置しなければならず、構造が複雑になるとともに、組立作業が煩雑で困難なものとなることが予想される。

特開２０１１−１４５２７９号公報 特開２００６−１５３７２３号公報

本発明は、上記従来の電気的接続装置の欠点を解消するために為されたもので、簡単な構造で、組立が容易であり、かつ、接続対象端子の狭ピッチ化にも対応することができる電気的接続装置とそのような電気的接続装置を備えるプローブカード並びに半導体検査装置を提供することを課題とするものである。

上記の課題を解決すべく、試行錯誤を重ねた結果、本発明者らは、ポゴピンにおけるボトムプランジャに相当するコンタクトピンの一方端を一方の接続対象端子と接触させるとともに、その他方端を背面から弾性手段で付勢される配線フィルム上に形成された導電部と接触させ、その導電部を他方の接続対象端子と電気的に接続することによって、従来のポゴピンで用いられていたバレルとトッププランジャをなくし、構造簡単で、組立が容易であり、かつ、接続対象端子の狭ピッチ化にも対応することができる電気的接続装置が得られることを見出して、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、ピンホルダーと、前記ピンホルダー内に直線状に移動可能に保持され、一方端が一方の接続対象端子と接触する１又は複数のコンタクトピンと、前記コンタクトピンの各々の他方端を前記一方端側に付勢する弾性手段と、前記弾性手段を保持する弾性手段保持体と、前記コンタクトピンの前記他方端と前記弾性手段との間に介挿され、前記コンタクトピンの前記他方端と接触する位置に形成された導電部を有する配線層を備えた配線フィルムと、前記導電部と他方の接続対象端子とを電気的に接続する電気的接続手段と、前記弾性手段保持体と前記ピンホルダーとを両者の間に前記配線フィルムの厚さ以上の間隙をあけて互いに対向配置する固定手段とを有している電気的接続装置を提供することによって上記の課題を解決するものである。

本発明の電気的接続装置においては、上記のとおり、前記コンタクトピンの前記他方端と前記弾性手段との間に、前記他方端と接触する導電部を備えた配線フィルムが介挿されているので、前記コンタクトピンの前記一方端が一方の接続対象端子と接触したときには、前記コンタクトピンの他方端は前記配線フィルムの前記導電部及び前記電気的接続手段を介して他方の接続対象端子と接触することになり、両接続対象端子間の電気的接続が実現される。

また、本発明の電気的接続装置においては、上記のとおり、前記コンタクトピンが前記配線フィルムを介して前記弾性手段によって前記一方端側に付勢されており、かつ、前記弾性手段保持体と前記ピンホルダーの間には前記配線フィルムの厚さ以上の間隙が設けられているので、前記コンタクトピンを、前記一方端が前記一方の接続対象端子と接触した状態から、さらに相対的に前記一方の接続対象端子側に押圧して、いわゆるオーバードライブをかけることができる。これにより、前記一方端と前記一方の接続対象端子間、及び前記他方端と前記導電部間の電気的接続はより完全なものとなり、ノイズの少ない安定した電気的接続が可能となる。

本発明の電気的接続装置は、その好適な一態様において、前記弾性手段保持体と前記ピンホルダーとを間隙をあけて互いに対向配置する前記固定手段が、前記間隙を通過して前記弾性手段保持体と前記ピンホルダーとを連結する固定ネジと、前記弾性手段保持体と前記ピンホルダーとの間に配置されたスペーサとを有している。前記固定手段が固定ネジとスペーサとを有している場合には、前記弾性手段保持体と前記ピンホルダーとを間にスペーサを配置して固定ネジで連結、固定するだけで、両者を前記配線フィルムの厚さ以上の間隙をあけて対向配置することができるので、電気的接続装置の組立作業が容易になるという利点が得られる。

また、他の好適な一態様において、本発明の電気的接続装置における前記配線フィルムは、前記固定ネジ及び／又は前記スペーサを貫通させる、位置決め用の貫通孔を有している。前記配線フィルムが上記のような位置決め用の貫通孔を有している場合には、前記固定ネジ又は前記スペーサのいずれか或いはその双方が前記貫通孔を通過するように前記配線フィルムを前記ピンホルダー上に配置することによって、前記配線フィルムの配線層上に形成された導電部がそれぞれ対応するコンタクトピンの前記他端部と接触するように、前記配線フィルムを前記コンタクトピンに対して位置決めすることができる。なお、位置決めをより確実に行うには、配線フィルムには前記貫通孔が少なくとも２個以上設けられているのが望ましく、それら２個以上の貫通孔に前記固定ネジ又は前記スペーサのいずれか或いはその双方を通過させるのが望ましい。

さらに、本発明の電気的接続装置における前記ピンホルダーは、複数の前記コンタクトピンをそれらの他方端の端面が前記ピンホルダーの前記弾性手段保持体側の表面よりもピンホルダーの内側に入り込まないように前記コンタクトピンを保持しているのが望ましい。前記他方端の端面が前記ピンホルダーの前記表面よりもピンホルダーの内側に入り込まないようにコンタクトピンが保持されている場合には、コンタクトピンの前記他方端の端面は、前記ピンホルダーの表面と同一面上か、或いはそれよりも前記弾性手段保持体側に突出していることになり、前記他方端と前記配線フィルムに形成されている前記導電部との電気的接触がより容易、かつ確実に実現されることになる。

また、他の好適な一態様において、本発明の電気的接続装置は、前記配線フィルムとして、積層された２枚以上の前記配線フィルムから構成された配線フィルムを有する複層型とすることができる。本発明の電気的接続装置を複層型とする場合には、各々の前記コンタクトピンの前記他方端と、当該他方端を前記一方端の側に付勢する前記弾性手段との間には、いずれか１枚の前記配線フィルムだけが介挿されるように、介挿される前記配線フィルム以外の配線フィルムには前記コンタクトピン及び／又は前記弾性手段を貫通させる開口部を形成するのが良い。本発明の電気的接続装置が積層された２枚上の配線フィルムを有する複層型である場合には、前記コンタクトピンの前記他方端と接触する導電部を２枚以上の前記配線フィルム上に分散して配置することができるので、前記導電部を前記配線フィルムの配線層上により大きな自由度をもってより簡便に形成することができるという利点が得られる。なお、積層される前記配線フィルムの枚数は２枚以上であれば良く、２枚であっても、３枚以上であっても良い。

なお、本発明の電気的接続装置を積層された２枚上の配線フィルムを有する複層型とする場合には、配線フィルムの前記開口部を貫通するコンタクトピンは、配線フィルムを貫通しないコンタクトピンよりも長く形成し、配線フィルムの前記開口部を貫通する弾性手段は、配線フィルムを貫通しない弾性手段よりも長く形成するのが良い。

本発明の電気的接続装置は、コンタクトピンを垂直に配置する垂直型の電気的接続装置としても、また、コンタクトピンを水平に配置する水平型の電気的接続装置としても用いることができる。本発明の電気的接続装置は、また、コンタクトピンの本数を１本又は複数本とすることによって、一般的な２つの接続端子間或いは接続端子群間の電気的接続に使用することができることは勿論、例えば、ウエハ上に複数形成されている半導体素子の電気的特性を検査する際に用いられるプローブカードに組み込んで使用することも可能であり、本発明によれば、本発明の電気的接続装置を備えるプローブカードが提供される。因みに、本発明の電気的接続装置がプローブカードに組み込まれる場合には、前記コンタクトピンの前記一方端が接触する前記一方の接続対象端子は検査対象である半導体素子の電極であり、前記他方端が接触する前記導電部が電気的に接続される前記他方の接続対象端子はプローブカードにおけるメイン基板の接続端子ということになる。

さらに、本発明の電気的接続装置又は本発明のプローブカードは、半導体検査装置に組み込んで使用することも可能であり、本発明によれば、本発明の電気的接続装置又は本発明のプローブカードを備える半導体検査装置が提供される。なお、本発明の電気的接続装置を半導体検査装置に組み込む場合には、プローブカードの配線基板と検査対象である半導体素子の電極との間の電気的接続を実現するためだけでなく、プローブカードを構成する要素間での電気的接続を取るために用いても良いことはいうまでもない。

本発明の電気的接続装置は、コンタクトピンを収容するバレルを必要とせず、また、従来のポゴピンにおけるトッププランジャも不要であるので、構造が簡単であり、組立も容易である。また、本発明の電気的接続装置は、コンタクトピンの径を小さくすることで接続対象端子の狭ピッチ化に対して容易に対応が可能であり、本発明によれば、接続対象端子間の狭ピッチ化に対応することが容易な電気的接続装置を実現することができるという利点が得られる。さらに、本発明の電気的接続装置によれば、トッププランジャがない分だけコンタクトピンの長さを短くすることができるので、電気的接続装置の電気的特性の向上を期待することができる。また、本発明の電気的接続装置を備えたプローブカード又は半導体検査装置によれば、電極間の距離が狭い狭ピッチ化された半導体素子であっても、ノイズ少なく、かつ容易にその電気的特性の検査を行うことができるという利点が得られる。

本発明の電気的接続装置を備えるプローブカードの一例を示す部分断面図である。 ピンホルダーとコンタクトピンの部分だけを取り出して示す拡大部分断面図である。 図１の一部を取り出して示す拡大部分断面図である。 本発明のプローブカードの断面組立図である。 本発明のプローブカードの動作を説明する図である。 本発明のプローブカードの動作を説明する図である。 本発明のプローブカードの動作を説明する図である。 本発明の電気的接続装置の他の一例を示す断面図である。 従来のポゴピンを示す部分断面図である。

以下、図面を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明が図示のものに限られないことは勿論である。

図１は、本発明の電気的接続装置を備えるプローブカードの一例を示す部分断面図である。図１において、１はプローブカードであり、２は補強板、３はメイン基板、４は弾性手段保持体、５は弾性手段保持体４に形成されている弾性手段保持孔である。６は弾性手段であるコイルバネであり、コイルバネ６は、その下端部を弾性手段保持体４の下面よりも下方に突出した状態で、弾性手段保持孔５内に収容、保持されている。なお、弾性手段はコイルバネに限られず、後述する配線フィルムを介してコンタクトピンをその下端部側に付勢することができるものであればどのような弾性手段であっても良いが、小径化して、接続対象端子の狭ピッチ化に対応するには、コイルバネを弾性手段として用いるのが好ましい。

７はピンホルダー、８はピンホルダー７に形成されているコンタクトピン収容孔、９はコンタクトピンであり、コンタクトピン９はコンタクトピン収容孔８内に収容、保持されている。本例のプローブカード１において、コンタクトピン９とコイルバネ６とは、それぞれ複数存在しており、互いに１対１に対応している。コンタクトピン９を収容、保持するコンタクトピン収容孔８と、対応するコイルバネ６を収容、保持する弾性手段保持孔５とは、プローブカード１を組み立てたとき、それぞれに収容されるコイルバネ６とコンタクトピン９とが直線上に整列するように、弾性手段保持体４又はピンホルダー７に形成されている。

１０は配線フィルムであり、配線フィルム１０は弾性手段であるコイルバネ６とコンタクトピン９との間に介挿されている。１０ｐは配線フィルム１０の下面に形成されている配線層である。配線層１０ｐには、複数存在するコンタクトピン９のそれぞれと対応する位置に導電部が形成されており、配線フィルム１０をピンホルダー７上の所定の位置に設置したときには、各導電部のそれぞれが、それぞれ対応するコンタクトピン９の上端面の直上に位置することになり、コイルバネ６による付勢を受けて、導電部とコンタクトピン９の上端面とは電気的に接続される。

１１は電気的接続手段である接続ピンであり、接続ピン１１は、配線フィルム１０とメイン基板３との間に複数本設置されている。配線層１０ｐに形成されている導電部とメイン基板３の接続端子とは、これら接続ピン１１のいずれかを介して電気的に接続されている。１２は弾性手段保持体４とピンホルダー７との間に配置されたスペーサ、１３は第１固定ネジ、１４は第２固定ネジである。第１固定ネジ１３は、弾性手段保持体４とピンホルダー７との間に設けられている間隙を通過し、ピンホルダー７、弾性手段保持体４、メイン基板３、及び補強板２を相互に連結、固定している。一方、第２固定ネジ１４は第１固定ネジ１３よりも短く、弾性手段保持体４、メイン基板３、及び補強板２を相互に連結、固定している。

図２は、ピンホルダー７とコンタクトピン９の部分だけを取り出して示す拡大部分断面図である。図２に示すとおり、コンタクトピン収容孔８は、上部が下部よりも大径に形成されており、大径部と小径部との境には段部８ａが設けられている。一方、コンタクトピン９も、上部の方が下部よりも大径に形成されており、大径部と小径部との境には段部９ａが設けられている。このため、コンタクトピン９を上方からコンタクトピン収容孔８内に収容すると、コンタクトピン９はその段部９ａがコンタクトピン収容孔８の段部８ａと当接した位置で停止し、その位置に保持される。

図２における中央のコンタクトピン９が、コンタクトピン収容孔８内に収容、保持された状態のコンタクトピン９を表している。図２に示すとおり、本例においては、コンタクトピン９が、その段部９ａをコンタクトピン収容孔８の段部８ａに当接させてコンタクトピン収容孔８内に収容、保持された状態、すなわち、コンタクトピン９がコンタクトピン収容孔８内で最も下方に位置しているとき、コンタクトピン９の上端面９ｓはピンホルダー７の上面７ｓと同一平面上にあるが、コンタクトピン９がコンタクトピン収容孔８内で最も下方に位置しているときに、コンタクトピン９の上端面９ｓはピンホルダー７の上面７ｓよりも上方に突出していても良い。いずれにせよ、コンタクトピン９の上端面９ｓと配線層１０ｐに形成されている導電部との間の電気的接続をより安定したものとするためには、コンタクトピン９の上端面９ｓが、ピンホルダー７の上面７ｓと同一面上か、上面７ｓよりも上方に位置しているのが好ましく、ピンホルダー７は、コンタクトピン９の上端面９ｓが、ピンホルダー７の上面７ｓ、すなわち、ピンホルダー７の弾性手段保持体４側の表面よりもピンホルダー７の内側に入り込まないように前記コンタクトピンを保持するのが好ましい。

また、コンタクトピン９は、その段部９ａがコンタクトピン収容孔８の段部８ａと当接する位置よりも下方に移動することはできないが、コンタクト時などにおいて上向きの力が掛かったときには、上方への移動は可能である。図２における左側のコンタクトピン９は、上方に移動した状態のコンタクトピン９を表している。ただし、コンタクトピン９の大径部の外周がコンタクトピン収容孔８の大径部の内周と接触している限り、コンタクトピン９の移動は図２に上下方向の矢印で示す直線状の移動に制限されている。したがって、コンタクトピン９は、ピンホルダー７内に直線状に移動可能に保持されているということになる。

図３は、図１の一部を取り出して示す拡大部分断面図である。本例において、スペーサ１２は中空の円筒形であり、その内径は断面が円形である第１固定ネジ１３の外径と同じか、それよりも若干大きく形成されている。このため、スペーサ１２は第１固定ネジ１３に嵌挿することができ、その上端面及び下端面を、それぞれ弾性手段保持体４の下面４ｓ及びピンホルダー７の上面７ｓと当接させて、弾性手段保持体４とピンホルダー７との間に配置されている。スペーサ１２の高さをＨとすると、弾性手段保持体４とピンホルダー７との間にはスペーサ１２の高さＨと同じ長さの間隙が形成されている。

ｄは配線フィルム１０の厚さである。スペーサ１２の高さＨは配線フィルム１０の厚さｄよりも大きくなるように設定されているので、弾性手段保持体４とピンホルダー７とは、両者の間に配線フィルム１０の厚さｄ以上の間隙をあけて互いに対向配置されることになる。なお、配線フィルム１０の厚さｄとは、配線フィルム１０に形成されている配線層１０ｐの厚さを含めた厚さである。

ｔは、スペーサ１２の高さＨから配線フィルム１０の厚さｄを減じた長さであり、配線フィルム１０の上面と弾性手段保持体４の下面４ｓとの間に残されている間隙の大きさを表している。弾性手段であるコイルバネ６は、その下端部が弾性手段保持体４の下面４ｓよりも下方に突出した状態で弾性手段保持孔５内に収容、保持されているが、その突出長さは、通常、長さｔよりも若干長くなるように設定されている。したがって、第１固定ネジ１３及び第２固定ネジ１４を用いて各部材を連結して本例のプローブカード１を組み立てた場合には、コイルバネ６は、その下端部が配線フィルム１０の上面と当接して若干縮んだ状態となり、コンタクトピン９の上端面９ｓには、配線フィルム１０を介して、コンタクトピン９をその下端部側に向かって付勢するコイルバネ６からの付勢力が与圧として付与されることになる。

図３において、１０ｈは配線フィルム１０に形成されている位置決め用の貫通孔である。貫通孔１０ｈの内径はスペーサ１２の外径と等しいか、それよりも若干大きく設定されているので、貫通孔１０ｈに第１固定ネジ１３及びそれに嵌挿されているスペーサ１２を通すことにより、配線フィルム１０をピンホルダー７上の所定位置に位置決めすることができる。なお、図３には、第１固定ネジ１３とそれに嵌挿されたスペーサ１２との組み合わせは一組しか示されていないけれども、本例のプローブカード１においては、第１固定ネジ１３とそれに嵌挿されたスペーサ１２との組み合わせは少なくとも２組存在しており、それに合わせて、配線フィルム１０には位置決め用の貫通孔１０ｈが少なくとも２つ設けられている。したがって、少なくとも２つある貫通孔１０ｈのそれぞれに第１固定ネジ１３及びそれに嵌挿されているスペーサ１２を通すことにより、配線フィルム１０をピンホルダー７上の所定位置に正確に位置決めすることができる。なお、ピンホルダー７上の所定位置とは、配線フィルム１０の配線層１０ｐに形成されている導電部が、それぞれ対応するコンタクトピン９の上端面９ｓの直上に位置し、コイルバネ６による付勢を受けて、導電部とコンタクトピン９との間に電気的接続が形成される位置である。

なお、スペーサ１２は、必ずしも第１固定ネジ１３に嵌挿されている必要はなく、第１固定ネジ１３とは別にピンホルダー７と弾性手段保持体４との間に配置されていても良い。スペーサ１２が第１固定ネジ１３とは別に配置されている場合には、スペーサ１２又は第１固定ネジ１３のいずれか一方又は双方を配線フィルム１０の位置決めに使用することができる。その場合には、スペーサ１２又は第１固定ネジ１３に合わせた大きさの貫通孔１０ｈを、配線フィルム１０のそれぞれ対応する位置に設ければ良い。また、配線フィルム１０の位置決めに使用しないスペーサ１２又は第１固定ネジ１３は、配線フィルム１０の外側に配置しても良い。さらに、スペーサ１２を第１固定ネジ１３とは別に配置する場合には、スペーサ１２の形状は中空円筒形に限らず、円柱形、三角形、四角形など如何なる形状であっても良く、中空円筒形であったとしても、その内径は第１固定ネジ１３の外径によって制限されないことは勿論である。

図４は、図１に示すプローブカード１の断面組立図である。図に示すとおり、弾性手段であるコイルバネ６を弾性手段保持体４に設けられている弾性手段保持孔５内に挿入し、コンタクトピン９をピンホルダー７に設けられているコンタクトピン収容孔８に挿入する。これらの挿入作業と相前後して、第２固定ネジ１４によって、補強板２、メイン基板３、及び弾性手段保持体４を連結、固定する。続いて、第１固定ネジ１３をピンホルダー７の下方から挿入し、スペーサ１２を嵌挿した後、配線フィルム１０の位置決め用の貫通孔１０ｈをスペーサ１２にはめ込んで配線フィルム１０を所定位置に位置決めし、続いて、第１固定ネジ１３によって、ピンホルダー７、スペーサ１２、弾性手段保持体４、メイン基板３、及び補強板２を連結固定して、プローブカード１を組み立てる。

次に、図５〜図７を用いて、図１に示すプローブカード１の動作を説明する。図５において、Ｗはウエハであり、ウエハＷには検査対象となる半導体素子Ｃが多数形成されている。Ｐは、ウエハＷ上に形成されている半導体素子Ｃにおける電極間の距離、すなわち、電極ピッチである。この電極ピッチＰに対応して、プローブカード１におけるピンホルダー７には、コンタクトピン収容孔８が形成されており、各コンタクトピン収容孔８にはコンタクトピン９が収容、保持されている。また、弾性手段保持体４には、各コンタクトピン収容孔８に収容されているコンタクトピン９のそれぞれに対応して、弾性手段保持孔５が形成されており、各弾性手段保持孔５には、弾性手段であるコイルバネ６が収容、保持されている。さらに、配線フィルム１０の配線層１０ｐには、各コンタクトピン収容孔８に収容されているコンタクトピン９のそれぞれに対応して導電部が形成されており、各導電部は接続ピン１１を介して、メイン基板３の接続端子に接続されている。

この状態からウエハＷをプローブカード１に対して相対的に上昇させると、コンタクトピン９は半導体素子Ｃにおける電極と接触する。図６は、コンタクトピン９が半導体素子Ｃの電極と接触した状態を示している。図６に示すように、弾性手段保持体４の下面とピンホルダー７の上面との間には、図示しないスペーサ１２によって形成される間隙Ｈが存在し、配線フィルム１０の上面と弾性手段保持体４の下面との間には間隙ｔが残されている。

図６に示す状態から、オーバードライブを掛けてウエハＷをプローブカード１に対して相対的にさらに上昇させると、半導体素子Ｃの電極と接触しているコンタクトピン９には上向きの力が掛かり、図７に示すように、コンタクトピン９はコイルバネ６の付勢力に打ち勝って上方に移動し、配線フィルム１０を持ち上げる。このとき、弾性手段保持体４の下面とピンホルダー７の上面との間隙Ｈは変化しないが、配線フィルム１０の上面と弾性手段保持体４の下面との間の間隙ｔは、配線フィルム１０がコンタクトピン９によって持ち上げられた分だけ減少し、ｔ’に変化する。また、コイルバネ６は間隙ｔがｔ’に減少した分だけ収縮するので、コイルバネ９はより強い力で配線フィルム１０を介してコンタクトピン９を下方に向かって付勢し、コンタクトピン９の下端部と半導体素子Ｃの電極との間、及び、コンタクトピン９の上端面９ｓと配線フィルム１０における導電部との間における、安定で確実な電気的接続が実現される。この状態で、図示しない半導体検査装置の本体からプローブカード１のメイン基板３、接続ピン１１、配線フィルム１０における導電部、及びコンタクトピン９を介して、検査用の電気信号が半導体素子Ｃに送られ、半導体素子Ｃの検査が行われることになる。

なお、以上は本発明の電気的接続装置を備えたプローブカード１について説明したが、本発明の電気的接続装置は、ピンホルダー７と、ピンホルダー７内に直線状に移動可能に保持され、一方端が一方の接続対象端子と接触する１又は複数のコンタクトピン９と、コンタクトピン９の各々の他方端を前記一方端側に付勢する弾性手段６と、弾性手段６を保持する弾性手段保持体４と、コンタクトピン９の前記他方端と弾性手段６との間に介挿され、コンタクトピン９の前記他方端と接触する位置に形成された導電部を有する配線層１０ｐを備えた配線フィルム１０と、前記導電部と他方の接続対象端子とを電気的に接続する電気的接続手段と、弾性手段保持体４とピンホルダー７とを両者の間に配線フィルム１０の厚さ以上の間隙をあけて互いに対向配置する固定手段とを有していれば良く、プローブカードに組み込まれた状態だけではなく、独立した電気的接続装置として各種端子間或いは端子群間の電気的接続に使用することができる。

図８は、本発明の電気的接続装置の他の例を示す断面図である。本例においては、配線フィルム１０が、配線フィルム１０_１と１０_２の２層に積層されている点が、プローブカードに組み込まれた状態で先に説明した本発明の電気的接続装置とは異なっている。配線フィルム１０_１におけるコンタクトピン９_２に対応する箇所には開口部１０ｈ_１が形成されており、配線フィルム１０_２におけるコイルバネ６_１に対応する箇所には開口部１０ｈ_２が形成されている。これにより、コンタクトピン９_１とコイルバネ６_１との間には、１枚の配線フィルム１０_１だけが介挿され、コンタクトピン９_２とコイルバネ６_２との間には、他の１枚の配線フィルム１０_２だけが介挿されるようになっている。また、コンタクトピン９_２は配線フィルム１０_１における開口部１０ｈ_１を通過して配線フィルム１０_２の導電部と接触する必要があるので、その大径部の長さがコンタクトピン９_１よりも配線フィルム１０_１の厚さ分だけ長く形成されている。同様に、コイルバネ６_１は配線フィルム１０_２における開口部１０ｈ_２を通過して配線フィルム１０_１と接触する必要があるので、コイルバネ６_２よりも配線フィルム１０_２の厚さ分だけ長く形成されている。

ピンホルダー７と弾性手段保持体４とは間隙Ｈをあけて対向配置されており、間隙Ｈの長さは、配線フィルム１０_１の厚さと配線フィルム１０_２の厚さとを加えたものよりも長く設定されている。ｔ_１は弾性手段保持体４の下面と配線フィルム１０_１の上面との距離、ｔ_２は弾性手段保持体４の下面と配線フィルム１０_２の上面との距離である。コイルバネ６_１はｔ_１よりも若干長い距離だけ弾性手段保持体４の下面から下方に突出するように、また、コイルバネ６_２はｔ_２よりも若干長い距離だけ弾性手段保持体４の下面から下方に突出するように、それぞれその長さが設定されており、組み立てられた状態では、コンタクトピン９_１とコンタクトピン９_２は、それぞれコイルバネ６_１及びコイルバネ６_２によって下端部側に付勢されることになる。

使用に際しては、先にプローブカードを例に説明したのと同様に、コンタクトピン９_１、９_２を一方の接続対象端子に接触させれば良い。接続対象端子と接触し、コイルバネ６_１の付勢力に打ち勝って上方に移動したコンタクトピン９_１は配線フィルム１０_１の配線層１０ｐ_１に形成されている導電部と電気的に接続され、同じくコイルバネ６_２の付勢力に打ち勝って上方に移動したコンタクトピン９_２は配線フィルム１０_２の配線層１０ｐ_２に形成されている導電部と電気的に接続される。配線フィルム１０_１、１０_２の導電部は、それぞれ図示しない他方の接続対象端子と電気的に接続されているので、一方の接続対象端子と他方の接続対象端子とは、本例の電気的接続装置を介して電気的に接続されることになる。

以上のように、配線フィルム１０として、積層された２枚の配線フィルム１０_１、１０_２を使用する場合には、コンタクトピン９_１、９_２と接触する導電部を２枚の配線フィルム１０_１、１０_２上に分散して配置することができるので、導電部を配線フィルム１０_１、１０_２の配線層１０ｐ_１、１０ｐ_２上により大きな自由度をもって形成することができるという利点が得られる。なお、以上の説明では、積層される配線フィルム１０の枚数は２枚であるが、３枚以上の配線フィルムを積層して用いても良い。

以上述べたとおり、本発明によれば、簡単でかつ組立容易な構造で、接続対象端子の狭ピッチ化にも容易に対応することができる電気的接続装置と、それを備えたプローブカード及び半導体検査装置が提供される。ウエハ上に形成される半導体素子における電極の狭ピッチ化は時代の趨勢であり、そのような時代の趨勢に対応したプローブカード及び半導体検査装置を提供することができる本発明が産業上極めて有用であることは明らかである。

１ プローブカード
２ 補強板
３ メイン基板
４ 弾性手段保持体
５ 弾性手段保持孔
６ コイルバネ
７ ピンホルダー
８ コンタクトピン収容孔
９ コンタクトピン
１０ 配線フィルム
１１ 接続ピン
１２ スペーサ
１３、１４ 固定ネジ
１０１ トッププランジャ
１０２ ボトムプランジャ
１０３ バレル
１０４ スプリング
Ｗ ウエハ
Ｃ 半導体素子

Claims (8)

1. ピンホルダーと、前記ピンホルダー内に直線状に移動可能に保持され、一方端が一方の接続対象端子と接触する１又は複数のコンタクトピンと、前記コンタクトピンの各々の他方端を前記一方端側に付勢する弾性手段と、前記弾性手段を保持する弾性手段保持体と、前記コンタクトピンの前記他方端と前記弾性手段との間に介挿され、前記コンタクトピンの前記他方端と接触する位置に形成された導電部を有する配線層を備えた配線フィルムと、前記導電部と他方の接続対象端子とを電気的に接続する電気的接続手段と、前記弾性手段保持体と前記ピンホルダーとを両者の間に前記配線フィルムの厚さ以上の間隙をあけて互いに対向配置する固定手段とを有している電気的接続装置。
2. 前記固定手段が、前記間隙を通過して前記弾性手段保持体と前記ピンホルダーとを連結する固定ネジと、前記弾性手段保持体と前記ピンホルダーとの間に配置されたスペーサとを有している請求項１記載の電気的接続装置。
3. 前記配線フィルムが、前記固定ネジ及び／又は前記スペーサを貫通させる、位置決め用の貫通孔を有している請求項２記載の電気的接続装置。
4. 複数の前記コンタクトピンを直線状に移動可能に保持する前記ピンホルダーが、複数の前記コンタクトピンを前記他方端の端面が前記ピンホルダーの前記弾性手段保持体側の表面よりも前記ピンホルダーの内側に入り込まないように前記コンタクトピンを保持している請求項１〜３のいずれかに記載の電気的接続装置。
5. 前記配線フィルムが積層された２枚以上の前記配線フィルムから構成され、各々の前記コンタクトピンの前記他方端と、当該他方端を前記一方端の側に付勢する前記弾性手段との間には、いずれか１枚の前記配線フィルムだけが介挿されるように、介挿される前記配線フィルム以外の前記配線フィルムには前記コンタクトピン及び／又は前記弾性手段を貫通させる開口部が形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の電気的接続装置。
6. 複数の前記コンタクトピンを直線状に移動可能に保持する前記ピンホルダーが、複数の前記コンタクトピンを前記他方端の端面が前記ピンホルダーの前記弾性手段保持体側の表面よりも前記ピンホルダーの内側に入り込まないように前記コンタクトピンを保持しており、前記配線フィルムの前記開口部を貫通する前記コンタクトピンは、前記配線フィルムを貫通しない前記コンタクトピンよりも長く形成され、前記配線フィルムの前記開口部を貫通する前記弾性手段は、前記配線フィルムを貫通しない前記弾性手段よりも長く形成されている請求項５記載の電気的接続装置。
7. 前記一方の接続対象端子が検査対象である半導体素子の電極であり、前記他方の接続対象端子がメイン基板の接続端子である請求項１〜６のいずれかに記載の電気的接続装置を備えるプローブカード。
8. 請求項１〜６のいずれかに記載の電気的接続又は請求項７記載のプローブカードを備える半導体検査装置。

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