JP2014025817A - プローブ及び電気的接続装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】耐久性の高いプローブ、及び電気的接続装置を提供する。
【解決手段】本発明の一形態に係るプローブ5は、台座8と、所定の間隔を隔てて配置された第1及び第2の弾性部材10、11と、第1の弾性部材10と第2の弾性部材11との間に配置され、第1の弾性部材10の先端部と第2の弾性部材11の先端部とを連結する第1の連結部材12と、第1の弾性部材10と第2の弾性部材11との間に配置され、第1の弾性部材10の後端部と第2の弾性部材11の後端部とを連結する第2の連結部材13と、第1の弾性部材10における第1の連結部材12と反対側に配置された第3の連結部材14と、第3の連結部材14によって第1の弾性部材10の先端部に連結され、第3の連結部材14の反対側に突出した接触子9と、を備え、第3の連結部材14の後端縁は、第1の連結部材12の後端縁より後方に配置されている。
【選択図】図2

Description

本発明は、プローブ及び、このプローブを用いる電気的接続装置に関する。
半導体装置等の検査にはプローブが用いられており、検査に際しては、被検査体である半導体装置の電極にプローブを接触させる。例えば特許文献1のプローブは、台座、接触子、接触子が連結される第1の弾性部材、第1の弾性部材に連結される第2の弾性部材、第1の弾性部材の先端部と第2の弾性部材の先端部とを連結する第1の連結部材、第1の弾性部材の後端部と第2の弾性部材の後端部とを連結する第2の連結部材、及び第1の弾性部材の先端部に、第2の弾性部材と逆側に突出する接触子を連結する第3の連結部材を備えている。このようなプローブは、接触子を被検査体の電極に接触させたとき、第1の弾性部材、第2の弾性部材、第1の連結部材及び第2の連結部材で平行リンクを成すことにより高い剛性が得られる。よって、小さいオーバードライブで大きな針圧を得ることができる。
特開2004−156993号公報
特許文献1のプローブは、第3の連結部材の後端縁が第1の連結部材の後端縁より前方に配置されている。そのため、接触子が被検査体の電極に接触してプローブがオーバードライブした際に、第1の弾性部材における第1の連結部材の後端縁が配置される位置に応力が集中するため、プローブの耐久性を損なう虞がある。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、耐久性の高いプローブ及び、このプローブを用いる電気的接続装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係るプローブは、台座と、所定の間隔を隔てて配置された第1及び第2の弾性部材と、前記第1の弾性部材と前記第2の弾性部材との間に配置され、前記第1の弾性部材の先端部と前記第2の弾性部材の先端部とを連結する第1の連結部材と、前記第1の弾性部材と前記第2の弾性部材との間に配置され、前記第1の弾性部材の後端部と前記第2の弾性部材の後端部とを連結する第2の連結部材と、前記第1の弾性部材における前記第1の連結部材と反対側に配置された第3の連結部材と、前記第3の連結部材によって前記第1の弾性部材の先端部に連結され、前記第3の連結部材の反対側に突出した接触子と、備え、前記第3の連結部材の後端縁は、前記第1の連結部材の後端縁より後方に配置されている。
本発明の一形態に係る電気的接続装置は、被検査体に接触する上述のプローブと、前記プローブを片持ち梁状に支持する配線基板と、を備える。
以上のように、本発明によれば、耐久性の高いプローブ及び、このプローブを用いる電気的接続装置を提供することができる。
本発明に係る実施形態の電気的接続装置を概略的に示す底面図である。 本発明に係る実施形態の電気的接続装置を概略的に示す部分断面図である。 本発明に係る実施形態のプローブを概略的に示す斜視図である。 比較用のプローブの先端部を概略的に示す側面図である。 比較用のプローブの先端部を概略的に示す側面図である。 本発明に係る実施形態のプローブ及び比較用のプローブの第1の弾性部材における第1の連結部材の後端縁が配置される位置に作用する応力を示すグラフである。 本発明に係る実施形態のプローブ及び比較用のプローブの第1の弾性部材における第1の連結部材の後端縁が配置される位置に作用する応力を示すグラフである。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。なお、以下の説明において、説明を明確にするために前後方向、左右方向及び上下方向を規定しているが、使用形態によって適宜変更される。
先ず、本実施の形態のプローブ及び電気的接続装置の構成を説明する。図1及び図2に示すように、電気的接続装置1は、半導体装置等の被検査体2が有する複数の電極3と、図示しないテスターとを、被検査体2の通電検査のために電気的に接続する装置として用いられる。
以下、理解を容易にするために、被検査体2は、複数の電極3を2列に配置しているものとする。しかし、本発明は、複数の電極を矩形の各辺に備える被検査体、複数の電極をマトリクス状に配置している被検査体等、他の被検査体用の装置及びプローブにも適用することができる。
電気的接続装置1は、図1及び図2に示すように、電気絶縁材料を用いて製造される円板状の配線基板4、及び配線基板4の下面に連結される複数のプローブ5を含む、いわゆるプローブカードとして製作されている。
配線基板4は、電気絶縁性の基板である。配線基板4は、図1に示すように、被検査体2の検査箇所より大きい開口4aを中央に有している。また、配線基板4は、プローブ5に個々に対応した複数の接続ランド6を開口4aの周りの下面に間隔を開けて有している。さらに配線基板4は、テスターに電気的に接続される複数のテスターランド7を上面の外周縁部に有している。
開口4aは、図1及び図2に示すように、配線基板4を厚さ方向に貫通している。図1及び図2において、開口4aは、被検査体2が複数の電極3を2列に配置していることから、長方形の形状を有している。しかし、実際には、開口4aの形状は、電極3の配置状態および、これに対応するプローブの配列によって決定される。また開口4aを備えていなくても良い。
接続ランド6は、図1及び図2に示すように、配線基板4の下面に形成された配線パターンの一部である。接続ランド6は、開口4aを間にして2列に配置されている。開口4aを介して反対側に位置する接続ランド6は、開口4aの側から互いに反対側に延びている。
テスターランド7は、図1に示すように、配線基板4の外周縁部に多重円の形に配置されている。テスターランド7は、プローブ5及び接続ランド6に対応しており、また対応する接続ランド6に、配線基板4の内部配線(図示せず)により電気的に接続されている。テスターランド7は、試験に際してはテスターと電気的に接続する。
プローブ5は、図2及び図3に示すように、台座8、接触子9、第1の弾性部材10、第2の弾性部材11、第1の連結部材12、第2の連結部材13、及び第3の連結部材14を備えている。これらの各部材は、導電部材で構成されている。プローブ5は、台座8を介して接続ランド6と接続している。
接触子9は、図2に示すように、被検査体2の電極3と接触する。接触子9は、座部15及び針先部16を備えており、第3の連結部材14を介して第1の弾性部材10に連結されている。
座部15は、図2及び図3に示すように、第1の弾性部材10の先端部における下面に連結されている。針先部16は、座部15の下面に連結されている。これにより、本実施の形態の接触子9は、第3の連結部材14から下方に突出する突起電極の形に形成されている。
針先部16は、図3に示すように、例えば角錐形の形状を有している。しかし、被検査体2の電極3に押圧される下端が先鋭である限り、換言すれば、外面が下端に向けて漸次減少する形状を有する限り、円錐形のような他の形状を有していても良い。
第1の弾性部材10は、図2及び図3に示すように、帯状に形成された板状部材である。また、第2の弾性部材11も、帯状に形成された板状部材である。つまり、第1の弾性部材10及び第2の弾性部材11は、板バネである。第1の弾性部材10及び第2の弾性部材11は、前後方向に延びるアームである。なお、図2及び図3中の前後方向が第1の弾性部材10及び第2の弾性部材11の長手方向である。第1の弾性部材10と第2の弾性部材11とは、上下に隔てて配置されており、かつ平行に延びている。
本実施の形態の第1の弾性部材10と第2の弾性部材11とは、厚さ寸法(高さ寸法)及び幅寸法が等しい。そして、第1の弾性部材10の長さ寸法は、第2の弾性部材11の長さ寸法より長い。なお、厚さ寸法は図2及び図3の上下方向における寸法を示し、幅寸法は図2の紙面と垂直方向及び図3の左右方向における寸法を示し、長さ寸法は図2及び図3の前後方向における寸法を示す。
ここで、図2に示すように、前後方向において第1の弾性部材10の後端縁と第2の弾性部材11の後端縁とは等しい位置に配置されている。その結果、第1の弾性部材10の先端縁は第2の弾性部材11の先端縁より前方に突出している。但し、第1の弾性部材10及び第2の弾性部材11の各寸法は、弾性変形可能である限り、適宜設定される。
第1の連結部材12は、図2及び図3に示すように、第1の弾性部材10の先端部と第2の弾性部材11の先端部とを連結する。つまり、第1の連結部材12の下面は、第1の弾性部材10の先端部における上面に連結されている。また、第1の連結部材12の上面は、第2の弾性部材11の先端部における下面に連結されている。
本実施の形態の第1の連結部材12は、前後方向に所定の長さを有する。前後方向において、第1の連結部材12の先端縁は第1の弾性部材10の先端縁と第2の弾性部材11の先端縁との間の位置に配置されている。即ち、第1の連結部材12の先端縁は、第1の弾性部材の先端縁より後方であって、第2の弾性部材11の先端縁の前方に配置されている。
第2の連結部材13は、図2及び図3に示すように、第1の弾性部材10の後端部と第2の弾性部材11の後端部とを連結する。つまり、第2の連結部材13の下面は、第1の弾性部材10の後端部における上面に連結されている。また、第2の連結部材13の上面は、第2の弾性部材11の後端部における下面に連結されている。
本実施の形態の第2の連結部材13は、前後方向に所定の長さを有している。前後方向において、第2の連結部材13の後端縁は第1の弾性部材10及び第2の弾性部材11の後端縁と略等しい位置に配置されている。
第1の連結部材12及び第2の連結部材13は、例えば第1の弾性部材10の幅寸法と略等しい幅寸法を有する矩形の平面形状に形成されている。また、第1の連結部材12及び第2の連結部材13は、同じ高さ寸法(すなわち、厚さ寸法)を有している。これにより、第1の弾性部材10、第2の弾性部材11、第1の連結部材12及び第2の連結部材13は、弾性変形可能な平行リンクを形成している。即ち、第1の弾性部材10、第2の弾性部材11、第1の連結部材12及び第2の連結部材13は、ダブルアーム構造のカンチレバー(片持ち梁)を構成する。従って、オーバードライブした際に、第1の弾性部材10と第2の弾性部材11とが略平行な状態を維持したまま、弾性変形することとなる。
第3の連結部材14は、図2及び図3に示すように、接触子9を第1の弾性部材10の先端部における下面に連結する。つまり、第3の連結部材14の下面は、接触子9の座部15の上面に連結されている。また、第3の連結部材14の上面は、第1の弾性部材10の先端部における下面に連結されている。第3の連結部材14は、第1の連結部材12よりも長く形成されている。
ここで、第3の連結部材14は、例えば第1の弾性部材10の幅寸法と略等しい幅寸法を有する矩形の平面形状に形成されている。そして、第3の連結部材14は、前後方向に所定の長さを有している。詳細には、第3の連結部材14の先端縁は、第1の弾性部材10の先端縁から前方に突出している。そして、第3の連結部材14の後端縁は、第1の連結部材12の後端縁から後方に突出している。
つまり、第3の連結部材14は、第1の弾性部材10における第1の連結部材12の後端縁が配置される位置P1を下方、即ち接触子9側から覆う。そのため、プローブ5の接触子9が被検査体2の電極3に接触して、さらに当該プローブ5の先端部が上方にオーバードライブによって上昇した際に、第1の弾性部材10の位置P1に応力集中が生じることがなく、そのため第1の弾性部材10の位置P1に作用する応力を低減することができる。
しかも、第3の連結部材14は、第1の弾性部材10における第1の連結部材12の先端縁が配置される位置P2も下方から覆う。そのため、プローブ5の接触子9が被検査体2の電極3に接触して、さらに当該プローブ5の先端部が上方にオーバードライブによって上昇した際に、第1の弾性部材10の位置P2に応力集中が生じることがなく、それゆえ第1の弾性部材10の位置P2に作用する応力を低減することができる。
よって、第1の弾性部材10の耐久性を向上させることができ、ひいてはプローブ5の耐久性を向上させることができる。
このようなプローブ5の後端部は、図2に示すように台座8を介して接続ランド6に電気的に接続されている。つまり、第2の弾性部材11の後端部における上面が台座8を介して接続ランド6に電気的に接続されている。これにより、プローブ5は、配線基板4に片持ち梁状に支持される。
ちなみに、プローブ5は、ホトレジストの露光及びエッチングを行うホトリソグラフィー技術と、エッチングされた箇所に導電性材料をメッキするメッキ技術とを複数回繰り返すことにより、一体的に製造することができる。導電性材料としては、例えば、ニッケルとすることができる。
このような電気的接続装置1を用いて、以下のように被検査体2を検査する。まず、接触子9の下端を被検査体2の電極3に接触させて押圧し、次いでテスターから出力される検査信号をテスターランド7及び接続ランド6等を介してプローブ5に入力し、さらに接触子9を介して被検査体2の電極3に入力する。一方、被検査体2の電極3から出力される応答信号を接触子9を介してプローブ5に入力し、さらに接続ランド6及びテスターランド7等を介してテスターへ出力する。
このとき、オーバードライブによってプローブ5に上向きの力が加わるが、上述したようにプローブ5における第3の連結部材14が第1の弾性部材10の位置P1を下方から覆うので、第1の弾性部材10の位置P1に作用する応力を低減することができ、プローブ5の耐久性を向上させることができる。
次に、本実施の形態のプローブ5における第1の弾性部材10の位置P1に作用する応力の低減効果を検証する。比較のため、第3の連結部材14の後端縁が第1の連結部材12の後端縁より前方に配置された図4に示すプローブA、及び前後方向において第3の連結部材14の後端縁が第1の連結部材12の後端縁と略等しい位置に配置された図5に示すプローブBを想定した。本実施の形態のプローブ、プローブA及びBに加わる応力のシミュレーション結果を図6及び7に示す。
先ず、本実施の形態のプローブ5、プローブA及びBをヤング率16500kgf/mmの材料を用いて形成した場合の、各プローブにおける第1の弾性部材10の位置P1(図2、図4および図5参照)に作用する応力を図6に示す。図6に示すように、本実施の形態のプローブ5における第1の弾性部材10の位置P1に作用する応力は、プローブA及びBにおける第1の弾性部材10の位置P1に作用する応力に比べて、低減されていることが解り、この応力を約23%低減することができる。
次に、本実施の形態のプローブ5、プローブA及びBをヤング率11200kgf/mmの材料を用いて形成した場合の、各プローブにおける第1の弾性部材10の位置P1(図2、図4および図5参照)に作用する応力を図7に示す。図7に示すように、本実施の形態のプローブ5における第1の弾性部材10の位置P1に作用する応力は、プローブA及びBにおける第1の弾性部材10の位置P1に作用する応力に比べて、低減されていることが解り、この応力を約23%低減することができる。
以上、本発明に係るプローブ及び電気的接続装置の実施の形態を説明したが、上記に限らず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、適宜変更することが可能である。例えば、上記実施形態のプローブは第1の弾性部材10と第2の弾性部材11とを備えているが、弾性部材の数は複数であれば特に限定されない。
1 電気的接続装置
2 被検査体
3 電極
4 配線基板、4a 開口
5 プローブ
6 接続ランド
7 テスターランド
8 台座
9 接触子
10 第1の弾性部材
11 第2の弾性部材
12 第1の連結部材
13 第2の連結部材
14 第3の連結部材
15 座部
16 針先部

Claims (2)

  1. 台座と、
    所定の間隔を隔てて配置された第1及び第2の弾性部材と、
    前記第1の弾性部材と前記第2の弾性部材との間に配置され、前記第1の弾性部材の先端部と前記第2の弾性部材の先端部とを連結する第1の連結部材と、
    前記第1の弾性部材と前記第2の弾性部材との間に配置され、前記第1の弾性部材の後端部と前記第2の弾性部材の後端部とを連結する第2の連結部材と、
    前記第1の弾性部材における前記第1の連結部材と反対側に配置された第3の連結部材と、
    前記第3の連結部材によって前記第1の弾性部材の先端部に連結され、前記第3の連結部材の反対側に突出した接触子と、を備え、
    前記第3の連結部材の後端縁は、前記第1の連結部材の後端縁より後方に配置されているプローブ。
  2. 被検査体に接触する請求項1に記載のプローブと、
    前記プローブを片持ち梁状に支持する配線基板と、
    を備える電気的接続装置。
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