JP2016142644A - 電気的接続装置およびポゴピン - Google Patents

Abstract

【課題】平板状被検査体の電気的試験において電気的な接続性を向上させる。
【解決手段】ポゴピン１００は、半導体ウェハ２８上のＩＣへの接触端子１１１および接触端子１１１と同軸に設けられた円柱状のプランジャ本体部１１２を有するプランジャ部１１０と、プランジャ部１１０の外周側に設けられたバレル部１２０とを備え、バレル部１２０は、接触端子１１１の軸方向に伸縮自在に設けられた第１の弾性コイル１２２、第２の弾性コイル１２４、および第１の弾性コイル１２２と第２の弾性コイル１２４との間に止め部材１２７が設けられたバレル本体部１２３を有し、プランジャ部１１０は、第１の弾性コイル１２２および第２の弾性コイル１２４がそれぞれ所定の長さだけ弾性圧縮したときに、止め部材１２７が接触する止め受け部材１１３を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、平板状被検査体の電気的試験を安定的に実現できる電気的接続装置およびポゴピンに関する。

半導体ウェハに形成された集積回路は、出荷前に、所定の電気的特性を有するか否かの電気的試験（すなわち、集積回路の良否の判定）が実施される。このような試験は、集積回路の電極と試験装置の電気回路とを電気的に接続する電気的接続装置を用いて、１つのウェハの全ての集積回路を、同時に一回で又は複数回に分けて行われる。

この電気的試験に用いる電気的接続装置は、例えば、特許文献１に示すように、試験装置に電気的に接続されるチップユニット（配線基板）と、配線基板の下側に配置され、接続ユニットの接続ピンを介して配線基板と電気的に接続されたプローブユニット（プローブ基板）と、プローブ基板の下面に取り付けられて電気的に接続された接触子とを備えている。そして、接触子を半導体ウェハに形成された集積回路に電気的に接続させることにより、試験装置で集積回路の良否を判定する。

また、特許文献２には、異なる外径と内径を有する二本の導電性の筒状部材（内側筒体および外側筒体）を有する検査用接触子に関する技術が開示されている。この内側筒体および外側筒体は、それぞれ切欠部と固定部とを有しており、固定部にて内側筒体と外側筒体とが固定されている。

特開２０１１−８９８９１号公報 国際公開第２０１１／１３２６１３号パンフレット

しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の技術では、適切に集積回路の電極と試験装置の電気回路との間で電気的に接続することが困難であった。

特許文献１に記載の技術では、接続ユニットの接続ピンをチップユニットに設けられた接続ランドに電気的に接続させるために、接続ピンに弾性力を持たせている。しかしながら、接続ピンの弾性力が強いと、その弾性力により、プローブユニットが半導体ウェハ側に湾曲する。これにより、接触子先端から半導体ウェハまでの距離にばらつきが生じ、接触子が半導体ウェハ上の集積回路に適切に当接できなくなる。

一方、接続ピンの弾性力が弱いと、接続ユニットの接続ピンがチップユニットに設けられた接続ランドに電気的に接続することができなくなる。

そのため、チップユニットに設けられた接続ランドと接続ユニットの接続ピンとの間、および接触子と半導体ウェハ上の集積回路との間の両方を安定的に電気的に接続するためには、接続ピンが適切な弾性力を有するように設計することが必要となる。しかしながら、両方を安定的に電気的に接続するような接続ピンの弾性力を決定するのは極めて困難であった。

また、特許文献２に記載の技術では、内側筒体および外側筒体は、切欠部により弾性力を有するものの、固定部により内側筒体と外側筒体とが固定されている。そのため、単純に切欠部の弾性圧縮に比例して弾性力が生じるので、特許文献１に記載された技術と同様に、検査用接触子が適切な弾性力を有するように設計することは極めて困難であった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、接続ランドと接続ユニットの接続ピンとの間、および接触子と半導体ウェハ上の集積回路との間において、電気的な接続性を向上させる電気的接続装置およびポゴピンを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の電気的接続装置の第１の特徴は、表面に電極を有する被検査体を作業面上で保持し、前記電極とテスタとを電気的に接続する電気的接続装置であって、一方の面に前記テスタへの接続部が設けられ、他方の面に前記接続部に接続されたランド部が設けられた配線基板と、前記配線基板の前記被検査体側に配置され、前記ランド部に一方の端部が接触し他方の端部が前記被検査体側に突出するポゴピンが設けられたプローブ基板と、を備え、前記ポゴピンは、前記電極への接触端子および前記接触端子と同軸に設けられ前記ランド部へ接触するプランジャ本体部を有するプランジャ部と、前記プランジャ部の外周側に設けられたバレル部とを備え、前記バレル部は、前記接触端子の軸方向に伸縮自在に設けられた複数の弾性体および前記複数の弾性体の間に１以上の止め部材が設けられたバレル本体部を有し、前記プランジャ部は、前記複数の弾性体がそれぞれ所定の長さだけ弾性圧縮したときに前記１以上の止め部材のうち対応する止め部材に接触するように設けられた１以上の止め受け部材を有することにある。

また、本発明の電気的接続装置の第２の特徴は、前記１以上の止め受け部材は、前記複数の弾性体がそれぞれ弾性圧縮するときに、前記接触端子側に設けられた弾性体から順に対応する止め部材に接触する位置に設けられたことにある。

また、本発明の電気的接続装置の第３の特徴は、前記複数の弾性体は、弾性コイルであり、前記接触端子側に設けられた弾性コイルほどばね定数が小さくなるように配置されたことにある。

また、本発明の電気的接続装置の第４の特徴は、前記１以上の止め受け部材は、前記プランジャ本体部に設けられていることにある。

また、本発明の電気的接続装置の第５の特徴は、前記複数の弾性体は、螺旋方向が同一になるように設けられた弾性コイルであることにある。

また、本発明の電気的接続装置の第６の特徴は、前記複数の弾性体は、螺旋方向が交互に逆方向になるように設けられた弾性コイルであることにある。

また、本発明の電気的接続装置の第７の特徴は、前記バレル部は、前記複数の弾性体と前記バレル本体部とが一体成型されたことにある。

また、本発明のポゴピンの第１の特徴は、表面に電極を有する被検査体を作業面上で保持し、前記電極とテスタとを電気的に接続する電気的接続装置であり、一方の面に前記テスタへの接続部が設けられ、他方の面に前記接続部に接続されたランド部が設けられた配線基板と、前記配線基板の前記被検査体側に配置されたプローブ基板を備えた電気的接続装置に適用され、前記ランド部に一方の端部が接触し、他方の端部が前記被検査体側に突出するように前記プローブ基板に設けられるポゴピンであって、前記電極への接触端子、および前記接触端子と同軸に設けられ前記ランド部に接触するプランジャ本体部を有するプランジャ部と、前記プランジャ部の外周側に設けられたバレル部とを備え、前記バレル部は、前記接触端子の軸方向に伸縮自在に設けられた複数の弾性体および前記複数の弾性体の間に１以上の止め部材が設けられたバレル本体部を有し、前記プランジャ部は、前記複数の弾性体がそれぞれ所定の長さだけ弾性圧縮したときに前記１以上の止め部材のうち対応する止め部材に接触するように設けられた１以上の止め受け部材を有することにある。

本発明の電気的接続装置およびポゴピンによれば、平板状被検査体の電気的試験において電気的な接続性を向上させることができる。

本発明の実施形態１である電気的接続装置を含む全体構造を示した図である。 本発明の実施形態１である電気的接続装置により半導体ウェハ上のＩＣの電気的試験前の状態を模式的に示した図である。 本発明の実施形態１である電気的接続装置により半導体ウェハ上のＩＣの電気的試験中の状態を模式的に示した図である。 本発明の実施形態１である電気的接続装置が備えるポゴピンの構造を示した図である。（ａ）は、組み立て前であり、弾性圧縮を受けない自由状態におけるポゴピンを示しており、（ｂ）は、組み立て後であり、下端部（他方の端部）が半導体ウェハ上のＩＣに当接していない状態におけるポゴピンを示しており、（ｃ）は、下端部（他方の端部）が半導体ウェハ上のＩＣに当接した状態におけるポゴピンを示している。 本発明の実施形態１である電気的接続装置のオーバードライブ値に対するポゴピンの弾性力を示している。 本発明の実施形態２である電気的接続装置のオーバードライブ値に対するポゴピンの弾性力を示している。 本発明の実施形態３である電気的接続装置が備えるポゴピンの構造を示した図である。 本発明の実施形態４である電気的接続装置が備えるポゴピンの構造を示した図である。

以下、本発明の実施形態に係る電気的接続装置を、図面を参照しながら詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１である電気的接続装置を含む全体構造を示した図であり、図２は、本発明の実施形態１である電気的接続装置により半導体ウェハ上のＩＣの電気的試験前の状態を模式的に示した図であり、図３は、本発明の実施形態１である電気的接続装置により半導体ウェハ上のＩＣの電気的試験中の状態を模式的に示した図である。

図１〜３に示すように、本発明の実施形態１である電気的接続装置１は、下面が平坦な取付け基準面となる平板状の支持部材（スティフナー）１２と、支持部材１２の取付け面に保持される円形平板状の配線基板１４と、被検査体である半導体ウェハ２８と配線基板１４との間を電気的に接続する電気的接続部１６とを備えており、ホルダ２０により保持されている。

ホルダ２０は、プローバベース２３に支持されており、電気的接続装置１を受けるようにクランク状の断面構造を有している。また、ホルダ２０は、電気的接続装置１の支持部材１２及び配線基板１４を支持するための支持ピン２０ａを有している。

支持部材１２には、上下を貫通する貫通孔１２ｂが設けられており、配線基板１４には、上下を貫通する貫通孔１４ｂが設けられている。そして、支持ピン２０ａが貫通孔１２ｂ及び貫通孔１４ｂに嵌合することにより、支持部材１２及び配線基板１４がホルダ２０に支持される。

電気的接続装置１は、例えば、半導体ウェハ２８に作り込まれた多数のＩＣ（集積回路）の電気的試験のために、ＩＣの接続端子である各接続パッド（電極）をテスタ１１の電気回路に接続するのに用いられる。

そのため、ＩＣの接続端子である各接続パッド（電極）が設けられた半導体ウェハ２８を上面に受けて、真空的に解除可能に吸着するチャックトップ２１と、チャックトップ２１を上下移動させるステージ機構２２とを備えている。そして、ステージ機構２２の上下移動により、半導体ウェハ２８上のＩＣを電気的接続装置１の電気的接続部１６に接触させることで、テスタ１１による電気的試験が実行される。

また、チャックトップ２１には、上面に載置された半導体ウェハ２８を加熱又は冷却する熱源２４を備えており、この熱源２４により半導体ウェハ２８が加熱又は冷却されると共に、熱源２４の輻射熱により電気的接続部１６が加熱又は冷却される。

配線基板１４は、全体的に円形板状の例えばポリイミド樹脂板からなり、上面（一方の面）には、テスタ１１への接続配線１２ａが設けられている。

また、図２,図３に示すように、配線基板１４の下面（他方の面）には、電気的接続部１６を介して半導体ウェハ２８上のＩＣと電気的に接続するための複数のランド部１４１が設けられている。

支持部材１２は、その取付け面を配線基板１４の上面に当接させて配置される、例えばステンレス板からなる板状の枠部材を備えている。

電気的接続部１６は、円形平板状に形成されたプローブ基板１８と、支持部材１９とを備えており、プローブ基板１８および支持部材１９は、両端を当接して配置された接続支持部材１７により固定されている。

支持部材１９には、板厚方向に形成された多数の貫通孔１９１が形成されており、プローブ基板１８にも貫通孔１９１に対向する位置に多数の貫通孔１８１が形成されている。

また、電気的接続部１６には、貫通孔１９１と貫通孔１８１とを貫通して、ポゴピン１００が多数設けられている。

そして、図２に示すように、ポゴピン１００の上端部１０３（一方の端部）は、後述するポゴピン１００の弾性力により、ランド部１４１に圧接しており、これにより、ポゴピン１００は、配線基板１４の対応するランド部に電気的に接続される。

また、ポゴピン１００の下端部１０１（他方の端部）は、プローブ基板１８の下面から下方（半導体ウェハ２８側）に突出するようにプローブ基板１８に取り付けられている。

このとき、ポゴピン１００の弾性力が強いと、ランド部１４１に対して十分に圧接されるので、適切にランド部１４１に電気的に接続されるが、その一方、ポゴピン１００の弾性力でプローブ基板１８が半導体ウェハ２８側（下方）に湾曲することになる。これにより、ポゴピン１００の下端部１０１（他方の端部）から半導体ウェハ２８までの距離にばらつきが生じ、ポゴピン１００と半導体ウェハ２８上のＩＣとの間で電気的な接続不良が生じる場合がある。

そのため、図２に示すような、ポゴピン１００の下端部１０１（他方の端部）が半導体ウェハ２８上のＩＣに当接していない状態においては、プローブ基板１８が半導体ウェハ側（下方）に湾曲せず、かつポゴピン１００の上端部１０３（一方の端部）がランド部１４１に電気的に接続可能なように、比較的弱い押圧力で圧接する必要がある。

そして、図３に示すように、ステージ機構２２がチャックトップ２１を上方（電気的接続部１６側）へ移動すると、ポゴピン１００の下端部１０１（他方の端部）がチャックトップ２１上に吸着された半導体ウェハ２８に当接する。

このとき、ポゴピン１００の弾性力が弱いと、ポゴピン１００の下端部１０１（他方の端部）が半導体ウェハ２８上のＩＣに当接する際の押圧力が弱くなり、ポゴピン１００と半導体ウェハ２８上のＩＣとの間で電気的な接続不良が生じる場合がある。

そのため、図３に示すような、ポゴピン１００の下端部１０１（他方の端部）が半導体ウェハ２８上のＩＣに当接した状態においては、ポゴピン１００と半導体ウェハ２８上のＩＣとの間で電気的に接続可能なように比較的強い押圧力で圧接する必要がある。

以上のように、ポゴピン１００の下端部１０１（他方の端部）が半導体ウェハ２８上のＩＣに当接していない状態においては、ポゴピン１００の弾性力は小さく、かつ、ポゴピン１００の下端部１０１（他方の端部）が半導体ウェハ２８上のＩＣに当接した状態においては、ポゴピン１００の弾性力は大きくなるように、状態により変化させる必要がある。

本発明の実施形態１である電気的接続装置１は、ポゴピン１００の下端部１０１（他方の端部）が半導体ウェハ２８上のＩＣに当接していない状態においては、ポゴピン１００の弾性力は小さく、かつ、ポゴピン１００の下端部１０１（他方の端部）が半導体ウェハ２８上のＩＣに当接した状態においては、ポゴピン１００の弾性力が大きくなるように、状態により変化する構造を有している。

図４は、本発明の実施形態１である電気的接続装置１が備えるポゴピン１００の構造を示した図である。（ａ）は、組み立て前であり、弾性圧縮を受けない自由状態におけるポゴピン１００を示しており、（ｂ）は、組み立て後であり、下端部１０１（他方の端部）が半導体ウェハ２８上のＩＣに当接していない状態におけるポゴピン１００を示しており、（ｃ）は、下端部１０１（他方の端部）が半導体ウェハ２８上のＩＣに当接した状態におけるポゴピン１００を示している。

図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、ポゴピン１００は、プランジャ部１１０と、このプランジャ部１１０の側面の一部を覆うようにプランジャ部１１０の外周側に設けられたバレル部１２０とを備えている。

プランジャ部１１０は、半導体ウェハ２８上のＩＣへ当接する下端部１０１（他方の端部）を含む接触端子１１１と、接触端子１１１と同軸に設けられ、配線基板１４のランド部１４１に当接する上端部１０３（一方の端部）を含む円柱状のプランジャ本体部１１２とを有している。

バレル部１２０は、下端部１０１（他方の端部）側でプランジャ部１１０に固定する固定部１２１と、接触端子１１１の軸方向に伸縮自在に設けられた第１の弾性コイル１２２と、接触端子１１１の軸方向に伸縮自在に設けられた第２の弾性コイル１２４と、第１の弾性コイル１２２と第２の弾性コイル１２４とを接続するバレル本体部１２３と、上端部１０３（一方の端部）側でプランジャ部１１０に固定する固定部１２５とを備えている。

バレル本体部１２３は、中空円筒形状の内周に沿って突起状に設けられた止め部材１２７を有している。

プランジャ部１１０の接触端子１１１は、止め部材１２７に接触しないように直径を小さくした小径部１１５と、止め部材１２７に接触するように直径を大きくした大径部１１６とを有している。小径部１１５と大径部１１６との接合部分は、軸から外周方向に傾斜する傾斜面が円周方向に設けられており、この接合部分が止め受け部材１１３となる。

図４（ｂ）に示すように、ポゴピン１００をＸ１方向に押圧すると、第１の弾性コイル１２２および第２の弾性コイル１２４が弾性圧縮する。これにより、止め受け部材１１３が止め部材１２７に接触し、この接触により、第１の弾性コイル１２２はそれ以上の弾性圧縮が制限される。

そして、さらにポゴピン１００をＸ１方向に押圧すると、図４（ｃ）に示すように、止め受け部材１１３が止め部材１２７に接触した状態で、第１の弾性コイル１２２は弾性圧縮することなく、第２の弾性コイル１２４が弾性圧縮する。

このように、図４（ａ）に示した弾性圧縮を受けない自由状態から、ポゴピン１００をＸ１方向に押圧し、図４（ｂ）に示した止め受け部材１１３が止め部材１２７に接触するまでの間は、第１の弾性コイル１２２および第２の弾性コイル１２４の両方が弾性圧縮する。

そして、図４（ｂ）に示した止め受け部材１１３が止め部材１２７に接触した状態から、図４（ｃ）に示すように、さらにポゴピン１００をＸ１方向に押圧した状態では、第１の弾性コイル１２２は、図４（ｂ）に示した状態と同一の長さだけ弾性圧縮され、第２の弾性コイル１２４のみがポゴピン１００をＸ１方向に押圧した距離に応じて弾性圧縮する。

図５は、本発明の実施形態１である電気的接続装置１のオーバードライブ値に対するポゴピンの弾性力を示している。ここで、オーバードライブ値とは、図４（ａ）に示した弾性圧縮を受けない自由状態から、ポゴピン１００をＸ１方向に押圧した距離のことをいう。

図５に示すように、本発明の実施形態１である電気的接続装置１が備えるポゴピン１００の弾性力線２０３は、オーバードライブ値が“０” （μｍ）の状態、すなわち図４（ａ）に示した弾性圧縮を受けない自由状態から、オーバードライブ値が“１００”（μｍ）に達した状態、すなわち図４（ｂ）に示した止め受け部材１１３が止め部材１２７に接触した状態まで、傾きＳ１で上昇する。

第１の弾性コイル１２２のバネ定数をｋ１とし、第２の弾性コイル１２４のバネ定数をｋ２とすると、第１の弾性コイル１２２と第２の弾性コイル１２４とは直列に接続されていることになるので、傾きＳ１は、ｋ１・ｋ２／（ｋ１＋ｋ２）となり、このときの弾性力Ｆ１は下記の（数式１）で表される。ここで、ｘは、オーバードライブ値を示している。なお、ここでは、バネ定数ｋ２はバネ定数ｋ１より大きいものとする。

Ｆ１＝（ｋ１・ｋ２／（ｋ１＋ｋ２））・ｘ （数式１）
その後、本発明の実施形態１である電気的接続装置１が備えるポゴピン１００の弾性力線２０３は、オーバードライブ値が“１００” （μｍ）に達した状態、すなわち図４（ｂ）に示した止め受け部材１１３が止め部材１２７に接触した状態から以降は、傾きＳ２で上昇する。

このとき、図４（ａ）に示した弾性圧縮を受けない自由状態での止め受け部材１１３から止め部材１２７までの距離をｔとすると、止め受け部材１１３が止め部材１２７に接触した状態から以降の弾性力Ｆ２は下記の（数式２）で表される。ここで、Ｋ＝ｋ１・ｋ２／（ｋ１＋ｋ２）である。

Ｆ２＝ｋ２・ｘ＋（Ｋ−ｋ２）・ｔ （数式２）
なお、比較のため、図５における弾性力線２０１は、第１の弾性コイル１２２のみを有するポゴピンにおける弾性力を示しており、弾性力線２０２は、第２の弾性コイル１２４のみを有するポゴピンにおける弾性力を示しており、弾性力線２０５は、止め受け部材１１３や止め部材１２７を設けることなく単純に第１の弾性コイル１２２と第２の弾性コイル１２４とを直列に接続したポゴピンの弾性力を示している。

オーバードライブ値が“１００”（μｍ）に達するまでは、本発明の実施形態１である電気的接続装置１が備えるポゴピン１００の弾性力線２０３のばね定数は、ｋ１・ｋ２／（ｋ１＋ｋ２）であるので、弾性力線２０１，２０２それぞれのばね定数より小さくなり、これにより、傾きが小さくなっている。そのため、図２に示すような、ポゴピン１００の下端部１０１（他方の端部）が半導体ウェハ２８上のＩＣに当接していない状態においては、ポゴピン１００のオーバードライブ値が“１００”（μｍ）未満となるようにポゴピン１００をプローブ基板１８に支持すればよい。これにより、ポゴピン１００の下端部１０１（他方の端部）が半導体ウェハ２８上のＩＣに当接していない状態においては、ポゴピン１００の弾性力を小さくできるので、プローブ基板１８が半導体ウェハ２８側（下方）に湾曲することを防止することができる。これにより、ポゴピン１００の下端部１０１（他方の端部）から半導体ウェハ２８までの距離にばらつきが生じることなく、ポゴピン１００と半導体ウェハ２８上のＩＣとの間で電気的に良好に接続することができる。

さらに、ポゴピン１００の下端部１０１（他方の端部）が半導体ウェハ２８上のＩＣに当接していない状態においても、ポゴピン１００の弾性力によりランド部１４１に対して圧接されるので、適切にランド部に電気的に接続させることができる。

一方、オーバードライブ値が“１００” （μｍ）に達した後は、本発明の実施形態１である電気的接続装置１が備えるポゴピン１００の弾性力線２０３のばね定数は、第２の弾性コイル１２４のばね定数ｋ２と同一になるので、弾性力線２０２と傾きが同一になっている。

そのため、例えば、ポゴピン１００の下端部１０１（他方の端部）を半導体ウェハ２８上のＩＣに、４（ｇｆ）の弾性力で当接させたい場合には、図５に示すように、ポゴピン１００のオーバードライブ値が“１７０”（μｍ）になるように、ステージ機構２２を上方（電気的接続部１６側）へ移動すればよい。

以上のように、本発明の実施形態に係る電気的接続装置１によれば、ポゴピン１００は、半導体ウェハ２８上のＩＣへの接触端子１１１および接触端子１１１と同軸に設けられた円柱状のプランジャ本体部１１２を有するプランジャ部１１０と、プランジャ部１１０の外周側に設けられたバレル部１２０とを備え、バレル部１２０は、接触端子１１１の軸方向に伸縮自在に設けられた第１の弾性コイル１２２、第２の弾性コイル１２４、および第１の弾性コイル１２２と第２の弾性コイル１２４との間に止め部材１２７が設けられたバレル本体部１２３を有し、プランジャ部１１０は、第１の弾性コイル１２２および第２の弾性コイル１２４がそれぞれ所定の長さだけ弾性圧縮したときに、止め部材１２７が接触する止め受け部材１１３を有しているので、ポゴピン１００の下端部１０１（他方の端部）が半導体ウェハ２８上のＩＣに当接していない状態においては、ポゴピン１００の弾性力は小さく、かつ、ポゴピン１００の下端部１０１（他方の端部）が半導体ウェハ２８上のＩＣに当接した状態においては、ポゴピン１００の弾性力が大きくなるように、状態により変化させることができる。これにより、ランド部１４１とポゴピン１００との間、およびポゴピン１００と半導体ウェハ２８上のＩＣとの間の両方を電気的に良好に接続することができる。

なお、本発明の実施形態１に係る電気的接続装置１では、バネ定数が小さい（バネ定数：ｋ１）第１の弾性コイル１２２を下端部１０１側に配置し、バネ定数が大きい（バネ定数：ｋ２）第２の弾性コイル１２４を上端部１０３側に配置したが、これに限らず、バネ定数が小さい（バネ定数：ｋ１）第１の弾性コイル１２２を上端部１０３側に配置し、バネ定数が大きい（バネ定数：ｋ２）第２の弾性コイル１２４を下端部１０１側に配置してもよい。

また、本発明の実施形態１に係る電気的接続装置１では、バレル部１２０は、固定部１２１と、第１の弾性コイル１２２と、第２の弾性コイル１２４と、バレル本体部１２３と、固定部１２５とを備えているが、これらは製造したものを接続することにより製造してもよいし、一体成形により製造するようにしてもよい。

一体成形により製造する場合、それぞれの接続箇所に接続部品が必要ないので、装置を簡素化でき、製造費用を削減できる。

また、第１の弾性コイル１２２および第２の弾性コイル１２４の螺旋方向は同一であっても逆方向であってもよい。

ポゴピン１００が図４（ａ）に示したＸ１方向に押圧されると、第１の弾性コイル１２２および第２の弾性コイル１２４が弾性圧縮される。このとき、第１の弾性コイル１２２および第２の弾性コイル１２４の螺旋方向が同一である場合には、第１の弾性コイル１２２および第２の弾性コイル１２４の弾性圧縮に伴い、接触端子１１１が軸を中心に回転する。

例えば、半導体ウェハ２８上のＩＣの表面にアルミが用いられている場合、表面に酸化膜が形成されるため、ポゴピン１００の接触端子１１１が半導体ウェハ２８上のＩＣに当接する際、この酸化膜を破る必要がある。第１の弾性コイル１２２および第２の弾性コイル１２４の螺旋方向が同一である場合には、ポゴピン１００の接触端子１１１が回転しながら、半導体ウェハ２８上のＩＣに当接するので、表面に形成された酸化膜を破ることによって、より良好に電気的に接続することができる。

このように、半導体ウェハ２８上のＩＣの表面に酸化膜が形成される場合、第１の弾性コイル１２２および第２の弾性コイル１２４の螺旋方向が同一である方がより良好に電気的に接続することができる。

その一方で、はんだなど半導体ウェハ２８上のＩＣの表面に酸化膜が形成されない場合、ポゴピン１００の接触端子１１１を回転させる必要がないので、第１の弾性コイル１２２および第２の弾性コイル１２４の螺旋方向を互いに逆方向になるように配置することができる。

（実施形態２）
本発明の実施形態１である電気的接続装置１では、バネ定数が小さい（バネ定数：ｋ１）第１の弾性コイル１２２と、バネ定数が大きい（バネ定数：ｋ２）第２の弾性コイル１２４とを直列に配置したが、これに限らず、ばね定数が同一の弾性コイルを用いるようにしてもよい。

本発明の実施形態２では、第１の弾性コイル１２２と第２の弾性コイル１２４のばね定数が同一である電気的接続装置１を例に挙げて説明する。なお、ばね定数以外は、本発明の実施形態１である電気的接続装置１と同一構成を有するので、説明を省略する。

図６は、本発明の実施形態２である電気的接続装置１のオーバードライブ値に対するポゴピンの弾性力を示している。

図６に示すように、本発明の実施形態２である電気的接続装置１が備えるポゴピン１００の弾性力線３０３は、オーバードライブ値が“０” （μｍ）の状態、すなわち図４（ａ）に示した弾性圧縮を受けない自由状態から、オーバードライブ値が“１００”（μｍ）に達した状態、すなわち図４（ｂ）に示した止め受け部材１１３が止め部材１２７に接触した状態まで、所定の傾きＳ３で上昇する。

第１の弾性コイル１２２および第２の弾性コイル１２４のバネ定数をｋ３とすると、第１の弾性コイル１２２と第２の弾性コイル１２４とは直列に接続されていることになるので、傾きＳ３は、ｋ３／２となり、このときの弾性力Ｆ３は下記の（数式３）で表される。ここで、ｘは、オーバードライブ値を示している。

Ｆ３＝（ｋ３／２）・ｘ （数式３）
その後、本発明の実施形態２のポゴピン１００の弾性力２０２は、オーバードライブ値が“１００” （μｍ）に達した状態、すなわち図４（ｂ）に示した止め受け部材１１３が止め部材１２７に接触した状態から以降は、所定の傾きＳ４で上昇する。

このとき、止め受け部材１１３が止め部材１２７に接触した状態から以降の弾性力Ｆ４は下記の（数式４）で表される。

Ｆ４＝ｋ３・ｘ （数式４）
なお、比較のため、図６における弾性力線３０１は、第１の弾性コイル１２２のみを有するポゴピンにおける弾性力を示しており、弾性力線３０２は、第２の弾性コイル１２４のみを有するポゴピンにおける弾性力を示している。第２の実施形態では、第１の弾性コイル１２２と第２の弾性コイル１２４のばね定数が同一であるので、弾性力線３０１,３０２と同一の直線となっている。弾性力線３０５は、止め受け部材１１３や止め部材１２７を設けることなく単純に第１の弾性コイル１２２と第２の弾性コイル１２４とを直列に接続したポゴピンの弾性力を示している。

オーバードライブ値が“１００”（μｍ）に達するまでは、本発明の実施形態２である電気的接続装置１が備えるポゴピン１００の弾性力線３０３のばね定数は、ｋ３／２であるので、弾性力線３０１，３０２のばね定数より小さくなり、これにより、傾きが小さくなっている。そのため、本発明の実施形態１である電気的接続装置１と同様に、ポゴピン１００の下端部１０１（他方の端部）が半導体ウェハ２８上のＩＣに当接していない状態においては、ポゴピン１００の弾性力を小さくできるので、プローブ基板１８が半導体ウェハ２８側（下方）に湾曲することを防止することができる。これにより、ポゴピン１００の下端部１０１（他方の端部）から半導体ウェハ２８までの距離にばらつきが生じることなく、ポゴピン１００と半導体ウェハ２８上のＩＣとの間で電気的に接続することができる。

さらに、ポゴピン１００の下端部１０１（他方の端部）が半導体ウェハ２８上のＩＣに当接していない状態においても、ポゴピン１００の弾性力によりランド部１４１に対して圧接されるので、適切にランド部１４１に電気的に接続させることができる。

一方、オーバードライブ値が“１００” （μｍ）に達した後は、本発明の実施形態２である電気的接続装置１は備えるポゴピン１００の弾性力線３０３のばね定数は、第２の弾性コイル１２４のばね定数ｋ３と同一になるので、弾性力線３０１，３０２と傾きが同一になっている。

そのため、例えば、ポゴピン１００の下端部１０１（他方の端部）を半導体ウェハ２８上のＩＣに、３（ｇｆ）の弾性力で当接させたい場合には、図６に示すように、ポゴピン１００のオーバードライブ値が“２００”（μｍ）になるように、ステージ機構２２を上方（電気的接続部１６側）へ移動すればよい。

すなわち、ポゴピン１００の下端部１０１（他方の端部）を、半導体ウェハ２８上のＩＣに当接する際に必要な弾性力に応じて、第１の弾性コイル１２２と第２の弾性コイル１２４とのばね定数を決定すればよい。

以上のように、本発明の実施形態２の電気的接続装置１によれば、本発明の実施形態１の電気的接続装置１と同様に、ポゴピン１００の下端部１０１（他方の端部）が半導体ウェハ２８上のＩＣに当接していない状態においては、ポゴピン１００の弾性力は小さく、かつ、ポゴピン１００の下端部１０１（他方の端部）が半導体ウェハ２８上のＩＣに当接した状態においては、ポゴピン１００の弾性力が大きくなるように、状態により変化させることができる。これにより、ランド部１４１とポゴピン１００との間、およびポゴピン１００と半導体ウェハ２８上のＩＣとの間の両方を電気的に良好に接続することができる。

（実施形態３）
本発明の実施形態１である電気的接続装置１では、第１の弾性コイル１２２と、第２の弾性コイル１２４との２つの弾性コイルを直列に配置したが、これに限らず、３つ以上の弾性コイルを用いるようにしてもよい。

本発明の実施形態３では、３つの弾性コイルを備えた電気的接続装置１を例に挙げて説明する。なお、３つの弾性コイルのばね定数は、同一であっても異なっていてもよい。

図７は、本発明の実施形態３である電気的接続装置１が備えるポゴピン１００の構造を示した図である。図７では、組み立て前であり、弾性圧縮を受けない自由状態におけるポゴピン１００を示している。

図７に示すように、ポゴピン１００は、プランジャ部１１０ａと、このプランジャ部１１０ａの側面の一部を覆うようにプランジャ部１１０ａの外周側に設けられたバレル部１２０ａとを備えている。

プランジャ部１１０ａは、半導体ウェハ２８上のＩＣへ当接する下端部１０１（他方の端部）を含む接触端子１１１ａと、接触端子１１１ａと同軸に設けられ、配線基板１４のランド部１４１に当接する上端部１０３（一方の端部）を含む円柱状のプランジャ本体部１１２とを有している。

バレル部１２０ａは、下端部１０１（他方の端部）側でプランジャ部１１０ａに固定する固定部１２１と、接触端子１１１ａの軸方向に伸縮自在に設けられた第１の弾性コイル１２２と、接触端子１１１ａの軸方向に伸縮自在に設けられた第２の弾性コイル１２４と、接触端子１１１ａの軸方向に伸縮自在に設けられた第３の弾性コイル１３２と、第１の弾性コイル１２２と第２の弾性コイル１２４とを接続するバレル本体部１２３と、第２の弾性コイル１２４と第３の弾性コイル１３２とを接続するバレル本体部１３１と、上端部１０３（一方の端部）側でプランジャ部１１０に固定する固定部１２５とを備えている。

バレル本体部１２３には、中空円筒形状の内周に沿って突起状に設けられた止め部材１２７を有しており、バレル本体部１３１には、中空円筒形状の内周に沿って突起状に設けられた止め部材１２８を有している。

プランジャ部１１０ａの接触端子１１１ａは、止め部材１２７，１２８に接触しないように直径を小さくした小径部１１５と、止め部材１２７，１２８に接触するように直径を大きくした大径部１１６とを有している。小径部１１５と大径部１１６との接合部分は、軸から外周方向に傾斜する傾斜面が円周方向に設けられており、この接合部分が止め受け部材１１３，１１４となる。

そして、ポゴピン１００をＸ１方向に押圧すると、第１の弾性コイル１２２、第２の弾性コイル１２４および第３の弾性コイル１３２が弾性圧縮する。これにより、止め受け部材１１３が止め部材１２７に接触し、この接触により、第１の弾性コイル１２２はそれ以上の弾性圧縮が制限される。

さらにポゴピン１００をＸ１方向に押圧すると、止め受け部材１１３が止め部材１２７に接触した状態で、第１の弾性コイル１２２は弾性圧縮することなく、第２の弾性コイル１２４および第３の弾性コイル１３２が弾性圧縮する。

さらにポゴピン１００をＸ１方向に押圧すると、止め受け部材１１４が止め部材１２８に接触し、この接触により、第２の弾性コイル１２４はそれ以上の弾性圧縮が制限される。

さらにポゴピン１００をＸ１方向に押圧すると、止め受け部材１１４が止め部材１２８に接触した状態で、第１の弾性コイル１２２および第２の弾性コイル１２４は弾性圧縮することなく、第３の弾性コイル１３２のみが弾性圧縮する。

このように、本発明の実施形態３である電気的接続装置１では、第１の弾性コイル１２２、第２の弾性コイル１２４および第３の弾性コイル１３２を直列に配置しているので、ポゴピン１００の弾性力を３段階に切り替える必要がある場合に、有利な効果を奏することができる。

なお、本発明の実施形態３である電気的接続装置１では、半導体ウェハ２８上のＩＣの表面に酸化膜が形成される場合、第１の弾性コイル１２２、第２の弾性コイル１２４および第３の弾性コイル１３２の螺旋方向は、交互に逆方向になるように設けてもよい。

（実施形態４）
本発明の実施形態１である電気的接続装置１では、プランジャ部１１０の接触端子１１１に止め受け部材１１３を備えていたが、これに限らず、プランジャ部のプランジャ本体部に止め受け部材を備えるようにしてもよい。

本発明の実施形態４では、プランジャ部のプランジャ本体部に止め受け部材を備えた電気的接続装置１を例に挙げて説明する。

図８は、本発明の実施形態４である電気的接続装置１が備えるポゴピン１００の構造を示した図である。図８では、組み立て前であり、弾性圧縮を受けない自由状態におけるポゴピン１００を示している。

図８に示すように、ポゴピン１００は、プランジャ部１１０ｂと、このプランジャ部１１０ｂの側面の一部を覆うようにプランジャ部１１０ｂの外周側に設けられたバレル部１２０ｂとを備えている。

プランジャ部１１０ｂは、半導体ウェハ２８上のＩＣへ当接する下端部１０１（他方の端部）を含む接触端子１１１ｂと、接触端子１１１ｂと同軸に設けられ、配線基板１４のランド部１４１に当接する上端部１０３（一方の端部）を含む円柱状のプランジャ本体部１１２ｂとを有している。

バレル部１２０ｂは、下端部１０１（他方の端部）側でプランジャ部１１０ｂに固定する固定部１２１ｂと、接触端子１１１ｂの軸方向に伸縮自在に設けられた第１の弾性コイル１２２と、接触端子１１１ｂの軸方向に伸縮自在に設けられた第２の弾性コイル１２４と、第１の弾性コイル１２２と第２の弾性コイル１２４とを接続するバレル本体部１２３と、上端部１０３（一方の端部）側でプランジャ部１１０に固定する固定部１２５ｂとを備えている。

バレル本体部１２３には、中空円筒形状の内周に沿って突起状に設けられた止め部材１２７を有している。

プランジャ部１１０ｂのプランジャ本体部１１２ｂは、止め部材１２７に接触しないように直径を小さくした小径部１１５と、止め部材１２７に接触するように直径を大きくした大径部１１６とを有している。小径部１１５と大径部１１６との接合部分は、軸から外周方向に傾斜する傾斜面が円周方向に設けられており、この接合部分が止め受け部材１１３となる。

そして、ポゴピン１００をＸ１方向に押圧すると、第１の弾性コイル１２２および第２の弾性コイル１２４が弾性圧縮する。これにより、止め受け部材１１３が止め部材１２７に接触し、この接触により、第１の弾性コイル１２２はそれ以上の弾性圧縮が制限される。

さらにポゴピン１００をＸ１方向に押圧すると、止め受け部材１１３が止め部材１２７に接触した状態で、第１の弾性コイル１２２は弾性圧縮することなく、第２の弾性コイル１２４が弾性圧縮する。

このように、本発明の実施形態４である電気的接続装置１では、第１の弾性コイル１２２および第２の弾性コイル１２４が直列に配置され、プランジャ部１１０ｂのプランジャ本体部１１２ｂに止め受け部材１１３が備えられているので、本発明の実施形態１である電気的接続装置１が備える接触端子１１１と比較して、接触端子１１１ｂを小さく、すなわち接触端子１１１ｂの軸方向に短くすることができる。これにより、材料費を低減することができるので、製造コストを低減することができる。

１…電気的接続装置
１１…テスタ
１２…支持部材
１４…配線基板
１６…電気的接続部
１７…接続支持部材
１８…プローブ基板
１９…支持部材
２０…ホルダ
２１…チャックトップ
２２…ステージ機構
２３…プローバベース
２４…熱源
２８…半導体ウェハ
１００…ポゴピン
１０１…下端部
１０３…上端部
１１０，１１０ａ，１１０ｂ…プランジャ部
１１１，１１１ａ，１１１ｂ…接触端子
１１２，１１２ｂ…プランジャ本体部
１１３，１１４…止め受け部材
１２０，１２０ａ，１２０ｂ…バレル部
１２１，１２１ｂ…固定部
１２２…第１の弾性コイル
１２３，１３１…バレル本体部
１２４…第２の弾性コイル
１２５，１２５ｂ…固定部
１２７，１２８…止め部材
１３２…第３の弾性コイル
１４１…ランド部

Claims (8)

1. 表面に電極を有する被検査体を作業面上で保持し、前記電極とテスタとを電気的に接続する電気的接続装置であって、
   一方の面に前記テスタへの接続部が設けられ、他方の面に前記接続部に接続されたランド部が設けられた配線基板と、
   前記配線基板の前記被検査体側に配置され、前記ランド部に一方の端部が接触し他方の端部が前記被検査体側に突出するポゴピンが設けられたプローブ基板と、を備え、
   前記ポゴピンは、
   前記電極への接触端子および前記接触端子と同軸に設けられ前記ランド部へ接触するプランジャ本体部を有するプランジャ部と、前記プランジャ部の外周側に設けられたバレル部とを備え、
   前記バレル部は、前記接触端子の軸方向に伸縮自在に設けられた複数の弾性体および前記複数の弾性体の間に１以上の止め部材が設けられたバレル本体部を有し、
   前記プランジャ部は、前記複数の弾性体がそれぞれ所定の長さだけ弾性圧縮したときに前記１以上の止め部材のうち対応する止め部材に接触するように設けられた１以上の止め受け部材を有する
   ことを特徴とする電気的接続装置。
2. 前記１以上の止め受け部材は、
   前記複数の弾性体がそれぞれ弾性圧縮するときに、前記接触端子側に設けられた弾性体から順に対応する止め部材に接触する位置に設けられた
   ことを特徴とする請求項１記載の電気的接続装置。
3. 前記複数の弾性体は、弾性コイルであり、
   前記接触端子側に設けられた弾性コイルほどばね定数が小さくなるように配置された
   ことを特徴とする請求項２記載の電気的接続装置。
4. 前記１以上の止め受け部材は、前記プランジャ本体部に設けられている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の電気的接続装置。
5. 前記複数の弾性体は、螺旋方向が同一になるように設けられた弾性コイルである
   ことを特徴とする請求項１記載の電気的接続装置。
6. 前記複数の弾性体は、螺旋方向が交互に逆方向になるように設けられた弾性コイルである
   ことを特徴とする請求項１記載の電気的接続装置。
7. 前記バレル部は、前記複数の弾性体と前記バレル本体部とが一体成型された
   ことを特徴とする請求項１記載の電気的接続装置。
8. 表面に電極を有する被検査体を作業面上で保持し、前記電極とテスタとを電気的に接続する電気的接続装置であり、一方の面に前記テスタへの接続部が設けられ、他方の面に前記接続部に接続されたランド部が設けられた配線基板と、前記配線基板の前記被検査体側に配置されたプローブ基板とを備えた電気的接続装置に適用され、前記ランド部に一方の端部が接触し、他方の端部が前記被検査体側に突出するように前記プローブ基板に設けられるポゴピンであって、
   前記電極への接触端子、および前記接触端子と同軸に設けられ前記ランド部に接触するプランジャ本体部を有するプランジャ部と、前記プランジャ部の外周側に設けられたバレル部とを備え、
   前記バレル部は、前記接触端子の軸方向に伸縮自在に設けられた複数の弾性体および前記複数の弾性体の間に１以上の止め部材が設けられたバレル本体部を有し、
   前記プランジャ部は、前記複数の弾性体がそれぞれ所定の長さだけ弾性圧縮したときに前記１以上の止め部材のうち対応する止め部材に接触するように設けられた１以上の止め受け部材を有する
   ことを特徴とするポゴピン。
   

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