JP2017533446A - 検査接触装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、検査接触装置に関するものであって、第1プローブホールが形成される第1ガイドプレートと、前記第1ガイドプレートと平行に位置し、第2プローブホールが形成される第2ガイドプレートと、前記第1ガイドプレートと前記第2ガイドプレートとの間に位置し、中間ホールが形成された中間プレートと、前記第1プローブホール、前記第2プローブホールおよび前記中間ホールに挿入されるプローブとを含んでなり、前記中間プレートは、前記第1ガイドプレートおよび前記第2ガイドプレートに対して相対的に移動可能であり、前記プローブは、 少なくとも一部分が曲げられており、前記曲げられた部分が前記中間ホールの壁面に接していることを特徴とする。本発明の検査接触装置によれば、プローブに絶縁性被覆を形成しなくてもファインピッチのプローブ間の短絡を効果的に防止することができ、検査接触装置を分解しなくてもプローブを簡便に交換することができるという効果がある。

Description

本発明は、半導体集積回路の電気的特性を検査するプローブカード(probe card)、または半導体パッケージPCBの電気的特性を検査する電気検査治具(jig)などに備えられる検査接触装置に関する。
検査接触装置は、半導体集積回路や半導体パッケージPCBなどの電子素子(electric device)が正確な仕様で製造されたかを検査(test)するために、電子素子に接触して電気的信号を伝達する装置である。
表面に電極が形成された電子素子が、検査の対象である検査体(DUT:Device Under Test)になり、検査接触装置に備えられたプローブの一端は検査体の電極に接触し、他端はスペーストランスフォーマ(Space Transformer)に接触する。スペーストランスフォーマは、プリント基板を介してテスターに接続されて検査体を検査する。つまり、検査接触装置は、検査工程で検査体とスペーストランスフォーマとを電気的に接続する媒介体の役割を果たす。
図1は従来の検査接触装置6の構造を示す断面図である。従来の検査接触装置6は、複数のプローブ40と、前記プローブを挿入するためのプローブホール15、25が形成された不導体のガイドプレート10、20とを含んで構成される。図1はプローブ40としてコブラ(cobra)プローブが使用された例を示すものであるが、プローブ40は直線状プローブなど、他のプローブであってもよい。ガイドプレート10、20の中央部分は、溝が形成されて相対的に厚さが薄く、この部分にはプローブ40を挿入するためのプローブホール15、25が精密に形成される。プローブ40の両端の直線部はそれぞれガイドプレート10、20のプローブホール15、25に挿入される。挿入されたプローブ40はプローブホール15、25内で上下に遊動することができ、プローブ40の両側先端(tip)はそれぞれ検査体およびスペーストランスフォーマに接触する。
通常、検査接触装置は、電極間の距離を広げるスペーストランスフォーマ(図示せず)と一体に組み立てられて使用される。検査接触装置6が検査体(図示せず)に密着すると、プローブ40は検査体とスペーストランスフォーマとの間で垂直に押し付けられる。すると、プローブ40の中間部分は弾性変形し、検査体とスペーストランスフォーマとがプローブ40を介して電気的に接続される。
プローブ40が検査体に密着するとき、すべてのプローブ40の中間部分が同じ方向および程度に曲げられると、複数のプローブ40が互いに一定の距離を保つことができるので、プローブ40間の電気的短絡(short)はない。しかし、プローブ40の長さや検査体の電極高さなどが均一でない場合には、プローブ40ごとに垂直に押し付けられる距離が互いに異なる。これにより、隣接するプローブ間の曲げ(bending)程度が互いに異なることがあり、このような変形量の差異によりプローブの中間部分(middle part)が隣接の他のプローブの中間部分と接触してプローブ間の短絡が起こる。このような問題点は、特に、プローブがぎっしりと配列されたファインピッチ(fine pitch)の検査接触装置でさらに深刻に現れる。
検査工程中に発生するプローブ間の短絡問題を解決するために、プローブ40の中間部分には、通常、絶縁性被覆41がコートされている。しかし、微細なプローブにいちいち絶縁体をコートする方法は、生産性を下げるうえ、絶縁体コーティング過程でプローブの変形を引き起こすなどの問題点がある。
従来の検査接触装置6が持つもう一つの問題点は、プローブ40の交換が難しいということである。検査接触装置6の組立が完了した時点で不良プローブを発見した場合或いは検査接触装置の使用途中でプローブが破損した場合にはプローブを交換しなければならないが、その過程が非常に複雑で難しい。従来の検査接触装置6は、プローブ40を検査接触装置に組み立てられた状態に維持するために、プローブ40の中間部分に太い部分が存在する。すなわち、従来の検査接触装置では、プローブの太い部分がプローブホール15、25に係止されて抜け出られなくなっており、それにより、プローブが検査接触装置に組み立てられた状態を維持することになる。
したがって、プローブ40を交換するためには、検査接触装置6をスペーストランスフォーマと分離した後、検査接触装置6からガイドプレート10、20を分離してこそプローブ40を交換することができる。
本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するためのもので、その目的は、ファインピッチ(fine pitch)でもプローブ間の短絡を防止することができる検査接触装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、プローブの交換を容易に行うことができる検査接触装置を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、プローブホール内におけるプローブの位置精度を改善することにある。
また、本発明の別の目的は、プローブ間の空間を広げる空間変形機能を有する検査接触装置を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明に係る検査接触装置は、第1プローブホールが形成される第1ガイドプレートと、前記第1ガイドプレートと平行に位置し、第2プローブホールが形成される第2ガイドプレートと、前記第1ガイドプレートと前記第2ガイドプレートとの間に位置し、中間ホールが形成された中間プレートと、前記第1プローブホール、前記第2プローブホールおよび前記中間ホールに挿入されるプローブとを含んでなり、前記中間プレートは、前記第1ガイドプレートおよび前記第2ガイドプレートに対して相対的に移動可能であることを特徴とする。この際、前記プローブは、少なくとも一部分が曲げられており、前記曲げられた部分が前記中間ホールの壁面に接していてもよい。また、前記中間プレートの相対的な移動により前記プローブの変形が発生してもよく、前記プローブは自重によって重力方向に動かずに固定されていてもよい。
このような構成により、前記プローブが検査体の電極に接触して押し付けられるとき、前記プローブは、前記曲げ方向にさらに曲げられながら、前記中間プレートを前記曲げ方向に移動させることができる。
前記中間プレートに形成される中間ホールは長孔形状であってもよく、前記長孔形状の中間ホールの長軸方向は隣接のプローブの中心同士を結んだ線に対して所定の角度傾いた方向であってもよい。
また、前記プローブの最も太い部分の直径は、前記第1プローブホールまたは前記第2プローブホールの内径よりも小さくてもよい。
また、前記プローブは、少なくとも一部分が曲げられており、前記中間プレートは、前記プローブが曲げられた方向にさらに移動可能であり、前記プローブが曲げられた方向と反対の方向には移動が制限されるものであってもよい。この際、前記第1ガイドプレートに第1ポストホールが形成されるか、或いは第2ガイドプレートに第2ポストホールが形成され、前記中間プレートの移動制限は、前記第1ポストホールまたは前記第2ポストホールに挿入されたポストピンによって行われ得る。また、前記中間プレートには前記ポストピンを挿入するための中間ポストホールが形成され、前記中間ポストホールの内径は、前記中間プレートが移動できるように前記ポストピンの直径よりも大きく形成できる。
本発明に係る検査接触装置は、前記中間プレートを前記第1ガイドプレートおよび前記第2ガイドプレートに対して相対的に移動させるための位置調整ピンをさらに含み、前記中間プレートの移動によって前記プローブの少なくとも一部分が曲げられ、前記曲げられた部分が前記中間ホールの壁面に接してもよい。前記位置調整ピンは、前記第1ガイドプレートに形成された第1位置調整ホールまたは前記第2ガイドプレートに形成された第2位置調整ホールに回転可能に挿入され、前記第1位置調整ホールまたは前記第2位置調整ホール内で回転させたとき、前記中間プレートを押して移動させることができるように偏心回転する部分が備えられてもよい。この際、前記第1位置調整ホールまたは前記第2位置調整ホールの内径は、前記位置調整ピンの最も太い部分の直径よりも大きく形成され、前記中間プレートを移動させた後に前記位置調整ピンが除去できるように構成されてもよい。
また、前記位置調整ピンは、前記検査接触装置の側面に形成された位置調整ホールに挿入され、前記中間プレートを押して移動させることができるように構成されてもよい。
本発明に係る検査接触装置は、前記第1プローブホールのピッチおよび/または配列が前記第2プローブホールのピッチおよび/または配列と異なってもよい。
また、本発明に係る検査接触装置は、前記プローブのうち少なくとも一つのプローブに絶縁性被覆が形成されてもよい。
本発明に係る検査接触装置によれば、中間プレートによってファインピッチでもプローブ間の短絡が防止されるという効果がある。
また、本発明は、プローブが曲げられながら、第1プローブホール、第2プローブホールおよび中間ホールによって支持されるので、プローブホールに係止される部分のないプローブを使用することができ、結果としてプローブの交換を容易にすることができるという効果がある。
また、本発明は、中間プレートによってすべてのプローブがプローブホール内で一定の方向に密着するので、プローブホール内におけるプローブの位置精度を改善することができるという効果がある。
また、本発明は、第1プローブホールと第2プローブホールのピッチおよび/または配列を異ならせることにより、プローブ間の空間を広げる空間変形機能を提供することができるという効果がある。
従来の検査接触装置の構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る検査接触装置の構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る検査接触装置においてプローブが中間プレートによって固定される原理を示す断面図であって、(a)はプローブ挿入段階、(b)はプローブ固定段階、(c)は検査段階の断面図である。 本発明の一実施形態に係る検査接触装置における、第1ガイドプレート、第2ガイドプレートおよび中間プレートの平面断面図と側面断面図である。 プローブと中間ホールの配列を示す平面図である。 本発明の他の実施形態に係る検査接触装置の断面図であって、(a)はプローブ挿入段階、(b)はプローブ固定段階の断面図である。 位置調整ピンが除去可能に構成された本発明の別の実施形態に係る検査接触装置の断面図である。 側面に位置調整ホールが形成された本発明の別の実施形態に係る検査接触装置の断面図である。 第1ガイドプレートおよび第2ガイドプレートのプローブホールの最小ピッチが互いに異なる本発明の別の実施形態に係る検査接触装置の断面図である。 検査接触装置でプローブ間の距離を拡大する原理を示す概念図であって、(a)はプローブが互いに平行な場合、(b)はプローブの上端の位置をx、y方向に移動させた場合である。 第1プローブホール、第2プローブホールの好ましい配列を例示する平面図である。
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細に説明する。以下の説明では主に半導体ウエハーを検査する検査接触装置を中心に説明するが、本発明は、半導体ウエハー検査用の検査接触装置に限定されず、複数の垂直型プローブを有するすべての検査接触装置に適用可能である。
図2は本発明の一実施形態に係る検査接触装置1の構造を示す断面図である。図2を参照すると、本発明の一実施形態に係る検査接触装置1は、第1プローブホール15が形成される第1ガイドプレート10と、第1ガイドプレート10と平行に位置し、第2プローブホール25が形成される第2ガイドプレート20と、第1ガイドプレート10と第2ガイドプレート20との間に位置し、中間ホール35が形成された中間プレート30と、両端がそれぞれ第1プローブホール15および第2プローブホール25に挿入され、中間部分が中間ホール35に挿入される複数のプローブ50とを含んでなることを特徴とする。
第1ガイドプレート10と第2ガイドプレート20は、検査時に検査体(図示せず)とスペーストランスフォーマ(図示せず)にそれぞれ接してもよい。また、プローブ50は、検査時に検査体とスペーストランスフォーマとの間で押し付けられて中間部分が曲げられながら変形するプローブであってもよい。プローブ50の変形は、ほとんど弾性変形であるが、塑性変形を排除するものではない。
第1ガイドプレート10と第2ガイドプレート20は、ポストピン60によって相対的な位置が固定できる。すなわち、第1ガイドプレート10と第2ガイドプレート20にそれぞれ形成された第1ポストホール16および第2ポストホール26にポストピン60が挿入され、第1、第2ガイドプレート10、20の相対的な位置を互いに固定させることができる。この際、中間プレート30には長孔形状の中間ポストホール36が形成され、ポストピン60は中間ポストホール36の一側面に接触して中間プレート30を支持することができる。このような構成により、中間プレート30は、ポストピン60によって固定されず、第1、第2ガイドプレート10、20に対して相対的な位置移動ができるように構成される。
プローブ50の曲げ加工時に曲げられる部分が前方に前進する方向を曲げ方向55と定義すると、図2では、中間プレート30が曲げ方向55にやや移動した状態で元の位置に戻らないようにポストピン60によって支持されている状態である。つまり、同じプローブ50が共通に挿入されたホール間の位置を見ると、中間ホール35が第1、第2プローブホール15、25に比べて曲げ方向にもう少し移動している。これにより、プローブ50の中間部分は、曲げられて弾性復元力によって中間ホール35の図面上の左側面に接触している。
プローブ50が検査体に密着すると、プローブ50の曲げ量がさらに大きくなりながら、プローブ50の中間部分が中間ホール35の図面上の右側面を押すことができる。中間プレート30は、ポストピン60によって固定された状態ではないので、プローブ50によってさらに曲げ方向に移動することができる。すなわち、中間プレート30に形成された長孔の中間ポストホール36に挿入されたポストピン60によって、中間プレート30は、曲げ方向には移動することができるが、その反対方向には移動が制限される。図2では、中間プレート30に形成された長孔の中間ポストホール36にポストピン60が挿入されるものと説明したが、ポストピン60が中間プレート30の外郭部分を支える構造も可能である。この場合にも、中間プレート30は、ポストピン60が在る方向には移動が制限されるが、その逆の方向、すなわち曲げ方向55には移動が可能である。
プローブの位置を基準に、プローブの曲げ方向側に中間プレート30のポストホール36を形成することもできる。このようにポストホールの位置が反対側に変わると、プローブが挿入された中間ホールと中間プレートのポストホールとの間に発生する応力も、圧縮応力から引張応力に変わることになる。一つの中間プレートに複数のポストホールを形成して、ポストホールに加わる応力を分散させることもできる。従来の検査接触装置では、プローブのうちのいずれか一つの長さが長い場合、または接触する電極のうちのいずれか一つの高さが高い場合には、検査の際にプローブが不均一に変形して隣接のプローブが互いに接触することがある。よって、曲げ(bending)が起こるプローブの中間部分には、通常、絶縁性被覆が形成される。しかし、本発明に係る検査接触装置1の構造では、中間プレート30によってすべてのプローブ50が同様に変形するようにすることができる。従来では、プローブ50に加わる垂直な力のみがプローブを変形させたが、本発明の構造では、垂直的な力と共に中間プレート30による水平的な力がプローブ50を変形させることができる。
したがって、本発明に係る検査接触装置1は、プローブ50の曲げ程度が均一であり、中間プレート30によって隣接のプローブ50同士が接することが防止されるので、プローブ50間の短絡が効果的に防止される。本発明の構造を使用すると、ファインピッチ(fine pitch)でもプローブ50に絶縁性被覆を行わなくてもよいので、製作上で非常に効率的である。
図3は、本発明の一実施形態において、プローブ50が中間プレート30によって固定される原理を示す図である。図3(a)は検査接触装置1の組立の際にプローブ50が挿入される段階を示す。検査接触装置に組み立てられる前のプローブ50は、全体が均一な厚さを有し且つ中間部分に曲げがない一直線状のプローブであると仮定する。第1プローブホール15、第2プローブホール25および中間ホール35がすべて一直線上に位置するように整列した状態で、直線状のプローブ50が3つのホールを貫いて挿入される。
図3(b)は、図3(a)の次の組立段階であって、中間プレート30を曲げ方向に移動させてプローブ50を固定させる段階である。プローブ50が挿入された状態で、プローブ50の長さ方向に対して垂直な方向に中間プレート30を移動させるにつれて、プローブ50の中間部分が曲げられながら弾性変形する。弾性変形したプローブ50の側面一側が中間ホール35の内壁を押し付ける弾性復元力により、プローブ50は中間ホール35に密着して固定される。このように固定されたプローブ50は、重力による自重によってはホールから抜け出られなくなる。この状態で、一定の力以上でプローブ50を垂直に押すと、プローブ50は上下に遊動することができる。
図3(c)は、検査接触装置1を用いて検査体を検査する段階であって、プローブ50の一端が検査体に密着することによりプローブ50が変形する段階を示す。プローブ50の一端に力が加えられ、第1ガイドプレート10の第1プローブホール15にプローブ50が押し上がってくるようになり、第1ガイドプレート10と第2ガイドプレート20との間でプローブ50の曲げ量はさらに大きくなる。プローブ50の曲げ方向55は、検査接触装置の組立段階、すなわち、図3(b)の段階で中間プレート30を移動させた方向によって決定できる。
図3(b)の組立段階では、中間プレート30の移動によってプローブ50が変形するが、使用段階ではプローブ50の変形により中間プレート30が移動することができる。つまり、検査接触装置1の組立段階では中間ホール35の内壁がプローブ50の側面を曲げ方向に押し、使用段階ではプローブ50の曲げ部分が中間ホール35の反対側の内壁を曲げ方向に押し付ける。よって、この2段階でプローブ50の側面が中間ホール35の内壁に当接する方向は互いに反対になる。
既存の検査接触装置では、プローブホールに挿入されたプローブがプローブホールに係止されてプローブホールを通過することができないように、プローブの中間に厚い部分を形成するか或いはプローブの側面に突出部を形成する。これに対して、本発明では、プローブ50が弾性復元力によって中間ホール35の内壁とプローブホール15、25の内壁に密着して固定される。つまり、プローブホールに係止されるプローブの太い部分または突出部がなくても、プローブが容易に抜けない構造である。したがって、本発明の構造では、プローブ50の最も太い部分の断面の直径を第1、第2プローブホール15、25の内径よりも小さくすることで、プローブ50がプローブホール15、25を通過することができるように構成することが可能である。すなわち、本発明の構造では、プローブホール15、25を介してプローブ50を抜き出したり挿入したりすることができるので、ガイドプレート10、20を分離することなく、プローブホール15、25を介して簡単にプローブ50を交換することができるように構成できる。
従来の検査接触装置では、プローブの太い部分を用いて、プローブがプローブホールを抜け出ないようにしたが、本発明の構造では、プローブ50と中間ホール35およびプローブホール15、25の内壁との間における摩擦力でプローブ50を保持する。本発明の構造ですら、プローブ間の短絡が懸念されるほどにプローブの密集度が高い場合には、絶縁性被覆でコートされたプローブを使用することもできる。検査接触装置は、テストに使用されるので、極限の場合にも正確な性能を維持しなければならないので、二重、三重で短絡および漏れ電流を防止する構造を採用することができる。このようにプローブに太い部分がある場合でも、第1プローブホール15および第2プローブホール25の少なくとも一つをプローブの最も太い部分よりもさらに大きく形成してプローブを簡便に交換することができる。既存の検査接触装置とは異なり、プローブ50が弾性復元力によって固定されるので、検査接触装置を覆す場合でも、プローブ50は重力方向に動かず元の位置にそのまま固定されている。プローブ50の弾性復元力による摩擦力に比べてプローブ50の質量がはるかに軽いため、このような構造が可能となる。
また、従来の検査接触装置は、プローブホールの内径がプローブの外径に比べて大きい場合に、プローブホール内におけるプローブの動きが大きくなるので、プローブの位置精度は悪くなる。ところが、本発明の構造では、中間プレート30がすべてのプローブ50をプローブホール15、25の一方の方向に一定に押し、プローブホール内におけるプローブの動きがないので、プローブホール15、25が大きい場合でもプローブ50の位置精度が非常に高くなるという利点がある。
図2および図3の実施形態では、直線の形態を有し、全体の太さが同じプローブを例に挙げて説明したが、コブラプローブを含めて中間部分が曲げられ得るプローブの場合にはいずれも本発明の技術思想が適用できる。中間部分が曲がった形態のコブラプローブの場合にも、プローブが挿入された位置でプローブホールと中間ホールの相対的な位置を少し移動させてプローブに弾性変形を与えると、プローブは与えられた位置で固定される。
また、ポゴプローブも同じ原理でプローブの中間部分に若干の弾性変形を与えながら固定させることができる。ポゴプローブの場合には、ガイドプレートのプローブホールの内壁にはプランジャー(plunger)が密着し、中間プレートの中間ホールの内壁にはバレル(barrel)が密着することが望ましい。ポゴプローブは、圧縮されるときにも直線の形態を維持するので、ポゴプローブの変形による中間プレートの移動は殆どないこともある。
図4は、本発明の一実施形態に係る検査接触装置1における、第1ガイドプレート10、第2ガイドプレート20および中間プレート30の平面断面図と側面断面図である。中間プレート30は、上下に位置した第1、第2ガイドプレート10、20に比べて曲げ方向に移動しており、これにより、プローブ50は弾性変形して中間ホール35およびプローブホール15、25の内部に密着して固定されている。曲げ方向に移動した中間プレート30は、プローブ50の弾性復元力によって曲げ方向の反対方向に戻ろうとする力が加わるが、ポストピン60によって支持されている。ポストピン60は、第1、第2ガイドプレート10、20の第1、第2ポストホール16、26と中間プレートの中間ポストホール36を貫いて挿入され、第1、第2ガイドプレート10、20と中間プレート30の相対的な位置を指定する役割を果たす。第1、第2ガイドプレート10、20は互いに正確な位置に固定されなければならないので、第1ポストホール16および第2ポストホール26は平面形状が円形であってもよく、中間プレート30は曲げ方向には動くが、その反対方向には押し付けられないように支持されなければならないので、中間ポストホール36は平面形状が長孔形状であってもよい。
検査接触装置が使用される実際の状況は、理想的な状況とは異なり、すべてのプローブの長さが完全に均一ではなく、すべてのプローブの曲げ程度も同一でなくてもよい。中間ホール35の内径からプローブ50の外径を差し引いた距離が、このような曲げの不均一を吸収することが可能な空間になるので、中間ホール35をある程度大きく形成する必要がある。しかし、密集した中間ホール35間の距離が狭いため、中間ホール35の大きさを大きくするのに制限がある。中間ホール35を曲げ方向に長く形成すると、密集した中間ホール35間の壁の厚さを厚く維持しながらも、曲げ方向55にはプローブの曲げ不均一を吸収することが可能な空間を確保することができる。よって、中間ホール35の平面形状が長孔、楕円形、長方形など長軸を有する形状になることが望ましい。
この際、中間ホール35の長軸方向は、隣接するプローブ50の中心同士を結んだ直線に対して所定の傾斜を持つ方向であることが好ましい。中間ホール35の長軸方向は基本的にプローブ50が曲げられる方向であるが、これは、プローブが曲げられながら隣接の他のプローブと当接し易いためである。すなわち、プローブが曲げられる方向は、隣接のプローブの中心同士を結んだ直線に対して所定の傾斜を持つ方向になることが好ましい。
図5は、プローブ50と中間ホール35の配列を示す平面図であって、プローブ50が2次元平面に密集している場合を例示するものである。図5に示すように、中間ホール35を長孔形状に形成し、その長軸方向が隣接のプローブ50の中心同士を結んだ直線に対して45度の方向となるようにすれば、中間ホール35を最大限に長くすることができて空間効率性が最も高い。プローブ50が一列に長く配列された場合には、中間ホール35の長軸方向が隣接のプローブ50の中心同士を結んだ直線に対して90度となるように形成することが好ましい。隣接のプローブ50の中心同士を結んだ直線方向と中間ホール35の長軸方向とが一致することは、空間効率性の面では最も不利であり得る。
プローブを挿入するためのプローブホールが形成されたガイドプレートが2枚以上ある場合でも、本発明の技術思想が適用できる。この場合にも、プローブの曲げが起こる部分が貫いているプレートは中間プレートになり、中間部分が曲げられるように挿入されたプローブを支持する両側はガイドプレートになる。中間プレートに最も近いかつ検査体に近い側のガイドプレートが第1ガイドプレートになり、その反対側に中間プレートに最も近いガイドプレートが第2ガイドプレートになってもよい。
中間プレートも複数ありうる。プローブの曲げに応じてプローブの曲げ方向に動けるプレートはいずれも中間プレートであり得る。中間プレートがたくさんあるほど、プローブの挿入も容易になり、プローブ間の短絡も防止される。重なり合う中間プレートはポストピンを共有することができる。全体面積を2つ以上に分けて中間プレートを別途に形成することもできる。このような場合には、それぞれの中間プレートが独立してポストピンを持つことができる。
また、ポストピン60の他に、第1ガイドプレート10および第2ガイドプレート20を相対的に固定させるための別途の固定装置がさらに含まれてもよい。例えば、第1ガイドプレート10および第2ガイドプレート20に位置固定ホールを形成し、位置固定ピンを位置固定ホールに挿入して第1、第2ガイドプレート10、20を固定させることができる。この場合、ポストピン60は、必ずしも第1ガイドプレート10および第2ガイドプレート20を貫通しなければならないものではなく、第1、第2ガイドプレート10、20のいずれか一方にのみポストホールを形成し、ポストピン60が挿入されるように構成してもよい。
図6は本発明の他の実施形態に係る検査接触装置2の断面図である。本実施形態に係る検査接触装置2は、中間プレート30の位置を調整するための位置調整ピン70が備えられることを特徴とする。
図6を参照して検査接触装置2の構造を説明すると、第1プローブホール15が形成される第1ガイドプレート10と、第1ガイドプレート10と平行に位置し、第2プローブホール25が形成される第2ガイドプレート20と、第1ガイドプレート10と第2ガイドプレート20との間に位置し、中間ホール35が形成された中間プレート30と、両端がそれぞれ第1プローブホール15および第2プローブホール25に挿入され、中間部分が中間ホール35に挿入される複数のプローブ50とを含んでなる。第1、第2ガイドプレート10、20の表面にはそれぞれ溝が形成され、溝には第1、第2プローブホール15、25が精巧に形成されるが、このような構成は図2の検査接触装置1と同様である。
但し、図6の検査接触装置2は、第1ガイドプレート10に第1位置調整ホール17が、第2ガイドプレート20に第2位置調整ホール27が、中間プレート30には中間位置調整ホール37がそれぞれ備えられ、各位置調整ホール17、27、37に位置調整ピン70が挿入されて中間プレート30の位置が調整できるように構成されたことを特徴とする。位置調整ピン70は、中間プレート30を曲げ方向55に移動させた後、曲げられたプローブ50の弾性復元力によって中間プレート30が再び元の位置に戻ってくることを阻止するという点で、図2の検査接触装置1に備えられたポストピン60の役割も果たすことができる。
位置調整ピン70は、位置調整ホール17、27、37内で回転可能に備えられ、中間位置調整ホール37内に位置した部分の位置調整ピン70の厚さが、第1、第2位置調整ホール17、27内に位置した部分の位置調整ピン70の厚さと異なってもよい。図6には中間位置調整ホール37内に位置した部分の位置調整ピンの厚さがさらに厚いものと示したが、さらに薄く形成することもできる。このような構成の位置調整ピン70を回転軸を中心に回転させると、中間プレート30は位置調整ピン70に押し付けられて曲げ方向に移動できる。プローブが挿入された中間ホール35の位置を基準に、プローブの曲げ方向側に中間位置調整ホール37を形成してもよく、その反対側に中間位置調整ホールを形成してもよい。
このような中間プレート30の移動を可能にし、かつ検査の際にプローブ50の更なる曲げに応じて中間プレート30が曲げ方向にさらに動けるように、中間位置調整ホール37の内径は位置調整ピン70の外径よりも大きく形成できる。或いは、中間位置調整ホール37なしに、位置調整ピン70が中間プレート30の外郭を支持するように構成することもできる。位置調整ピン70による中間プレート30の移動を、図6を参照してさらに詳細に説明する。図6(a)は組立中間過程でプローブ50の挿入が完了した段階の検査接触装置を示している。直線型のプローブ50の挿入に有利であるように、第1プローブホール15、第2プローブホール25および中間ホール35を一直線上に整列(align)した後、プローブ50を第1プローブホール15、第2プローブホール25および中間ホール35に共通に挿入した状態である。
プローブ挿入段階で、第1プローブホール15、第2プローブホール25および中間ホール35が一直線上に位置するように、各プレート相互間の位置を正確に整列するために、図示していない別途のアラインホール(align hole)とアラインピン(align pin)を備えることもでき、或いは位置調整ホール17、27、37と位置調整ピン70がこのような役割を果たすようにすることもできる。第1、第2ガイドプレート10、20に位置固定ホール18、28を形成し、ここに位置固定ピン80を挿入することで、整列された第1ガイドプレート10と第2ガイドプレート20の相対的な位置を固定させることができる。
図6(b)は、組立が完了した状態であって、プローブ50が挿入された後に中間プレート30がプローブ50の長さ方向に対して垂直な方向に移動して、プローブ50の中間部分が曲げられている状態である。プローブ50が挿入された状態で、位置調整ホール17、27、37に挿入された位置調整ピン70を回転させると、中間プレート30が位置調整ピン70に押し付けられて右へ水平移動できる。中間プレート30の移動によって、プローブ50はプローブホール15、25、35内で一定に一方の方向に密着して固定される。
図6の位置調整ピン70は、互いに太さの異なる二つの部分から構成されており、かつ、この二つの部分が断面中心も互いに一致していない。このように部分的に偏心を持つ位置調整ピン70を回転させるにつれて、第1、第2ガイドプレート10、20と中間プレート30は互いに相対的な位置が変わる。そして、中間プレート30の移動により、プローブ50は、弾性変形しながら、中間プレート30の中間ホール35の内壁に密着して固定される。図6の位置調整ピン70は、位置調整ホール17、27、37に挿入された状態で検査接触装置に残って中間プレート30が一方の方向には移動できないように支持するポストピンの役割を果たすことができる。位置調整ピン70は、回転に適するように、全体的には断面形状が円形を有することが好ましく、厚さの異なる部分の断面形状は円形、または長い円形、または一方が切り捨てられた円形の断面形状を有することが好ましい。
位置調整ピン70を回転させるにつれて第1ガイドプレートと中間プレートの相対的な位置が変化するためには、第1ガイドプレートに形成された位置調整ホールの中心と、中間プレートに形成された位置調整ホールの中心とが互いに一致しないか、或いは、第1ガイドプレートに形成された位置調整ホールの形状と中間プレートに形成された位置調整ホールの形状とが互いに同一であってはならない。
図6の構造では位置調整ピン70が第1、第2位置調整ホール17、27を介して外部に露出しており、検査接触装置2が組み立てられた状態で外部に露出している位置調整ピン70を回転させて中間プレート30を移動させることができる。位置調整ピン70の先端部分を突出させて、突出部分を握って回転させることができるが、このためには、位置調整ピン70の突出部は四角形や六角形などの多角形の断面形状を有することが好ましい。位置調整ピン70の先端部分がガイドプレート10、20の外に突出しない場合には、外部に露出している位置調整ピン70の断面に一字状または十字状の溝を形成してドライバによって位置調整ピン70を回転させることもできる。位置調整ピン70を安定して固定するために、位置調整ピン70の一側にはねじ山を形成することができる。
位置調整ピン70を用いて中間プレート30を動かすことにより、プローブ50は、中間プレート30の中間ホール35の内壁に密着して固定されるが、この過程でプローブ50が全体的には直線状から曲率のある曲線状に弾性変形することになる。元の曲線状を持つプローブの場合には、弾性変形によってプローブの曲率がさらに大きくなることができる。プローブホールにプローブを挿入する工程では、直線状を有するプローブがさらに適するが、プローブが曲げられるときは、プローブがある程度の曲率を有することが、プローブ間の側面距離の維持にさらに有利である。プローブが曲げられる第1ガイドプレートの第1プローブホールと第2ガイドプレートの第2プローブホールとの距離を座屈長さ(buckling length)と定義し、プローブの中間部分が曲げられながら曲げ方向に移動した距離を曲げ距離(bending distance)と定義するとき、位置調整ピンを用いた曲げ距離は座屈長さの2%以上になることが好ましい。曲げ距離が座屈長さの2%水準である場合には、曲げ量があまり少ないため、全体的にはプローブが全く曲げられていない直線の如く見えることもあるが、この程度の小さな曲げでもプローブの曲げ方向を指定し、中間ホールの内壁とプローブとが接触してプローブが固定される効果を得ることができる。
図7は、本発明の別の実施形態に係る検査接触装置3であって、中間プレート30を移動させた後、位置調整ピン70を除去することができるように構成された例である。図6の実施形態と対比して説明すると、図6の位置調整ピン70は中間に一部分が位置調整ホール17、27に比べてさらに太い形状であるのに対し、図7の位置調整ピン70は全体が第1位置調整ホール17よりも細く形成されている。よって、位置調整ピン70を用いて中間プレート30を曲げ方向に移動させた後、第1位置調整ホール17を介して位置調整ピン70を除去することができる。
位置調整ピン70を除去すると、プローブ50の弾性復元力によって中間プレート30が元の位置に戻ってくることができるので、これを防止するためにポストピン60を使用する。すなわち、第1、第2ガイドプレート10、20に第1、第2ポストホール16、26を形成し、ここにポストピン60を挿入することができる。図面において、ポストピン60は、中間プレート30が左には動けないように中間プレート30を支持している。ポストピン60は、中間プレート30に形成された中間ポストホール36の内壁を支持するように構成してもよく、中間プレート30の外郭側面を支持するように構成してもよい。ポストピンが中間プレートの外郭側面を支持する構造では、中間プレートに別途のポストホールを形成する必要がない。ポストピン60が備えられた構造では位置調整ピン70を除去することができるので、組立が完了した状態では位置調整ピン70のない位置調整ホール17、27、37のみが残っていることができる。
図7に示すようにポストピン60が中間ポストホール36に挿入される場合、プローブの曲げに応じて中間プレート30が右へ動けるように、中間ポストホール36の内径はポストピン60の外径よりも大きく形成できる。図7に示すように、中間ポストホール36を細長い長孔の形状に形成することができる。中間プレートが曲げ方向には自由に動けると同時に、他の方向への動きを減らすことができるので、中間ポストホールは、円形よりは、プローブの曲げ方向に長く形成された長孔の形状であることがさらに好ましい。プローブの断面が四角形である場合には、曲げ方向に長く形成された長方形の形状が好ましい。
検査接触装置の面積が広い場合には、小さな面積の中間プレートを複数個設置し、各中間プレートごとに別個の位置調整ピンを用いて独立に位置調整を行うことができる。このような場合、形状が複雑で比較的加工が難しい位置調整ピンは、組立段階でのみ使用し、形状が相対的に単純であって比較的加工しやすいポストピンを組み立てた後、実際の製品に残るようにすることがさらに経済的である。ポストピンの一端にネジを構成してポストピンをボルトとして構成すると、ポストピンがガイドプレートに固定されるのに役立つ。また、このような構造の検査接触装置では、後述する図8の如く位置調整ピンをガイドプレートの側面に設置することよりは、図7の如く平面に設置することが空間活用の面でさらに有利である。
また、位置調整ホールは、第1ガイドプレート10および第2ガイドプレート20のいずれか一方にのみ形成することもできる。
図7には示していないが、組み立ての最初の段階で、第1、第2ガイドプレート10、20と中間プレート30の相対的な位置を整列するために、別途のアラインホールとアラインピンを備えることができる。または、位置調整ホール17、27、37と位置調整ピン70がこのような役割を兼ねるようにすることができる。
第1ガイドプレート10と第2ガイドプレート20の相対的な位置を固定するために、位置固定ピン80が備えられてもよい。位置固定ピン80が挿入される位置固定ホール18、28は、耐久性を持つことができるように、ガイドプレート10、20における、溝が形成されていない厚い箇所に形成することが好ましい。アラインピン(図示せず)や位置調整ピン70などを用いて第1ガイドプレート10と第2ガイドプレート20の相対的な位置を整列した後に、位置固定ピン80を位置固定ホール18、28に挿入してしっかりと固定させる。ドライバなどで回転させてしっかりと固定させることができるように、位置固定ピン80にはねじ山が形成されていてもよい。図面では位置固定ピン80が1つのみ示されているが、実際には2つ以上の位置固定ピンがプローブの配列を中心に上下左右に対称的に備えられてもよい。
図8は、本発明の別の実施形態に係る検査接触装置4の断面図であって、位置調整ホール17および位置調整ピン70が側面に配置されることを特徴とする。図8の検査接触装置4は、位置調整ホール17が側面に形成されており、位置調整ホール17に挿入された位置調整ピン70によって中間プレート30が移動する構造である。位置調整ピン70は、中間プレート30の位置を調整するために使用されるとともに、中間プレート30がプローブ50の曲げ方向の反対方向には移動できないように支持するポストピンの役割を果たすことができる。位置調整ピン70にねじ山を形成することにより、位置調整ピン70の回転に応じて位置調整ピン70の位置が変化しながら中間プレート30を押すことができるように構成することができ、ボルトの形であってもよい。
プローブ50は、第1プローブホール15、第2プローブホール25および中間ホール35の位置を正確に整列した状態で挿入する。この際、第1ガイドプレート10、第2ガイドプレート20および中間プレート30にそれぞれアラインホール19、29、39を形成し、図示していないアラインピンを挿入する方式で、プレート10、20、30の相対的な位置を正確に整列することができる。アラインピンは、断面が円形を有し、長さ方向には厚さが全体的に均一な直線の形態であってもよい。
プローブ50の挿入が完了すると、中間プレート30を動かすためにアラインピンは除去する。よって、組立が完了した検査接触装置4には、図8の如くアラインピンは除去されており、アラインホール19、29、39のみが残っている。アラインホールを2つ以上形成し、複数のアラインホールのうちの少なくとも一つは長孔形状に形成することもできる。
一方、本発明に係る検査接触装置は、第1ガイドプレート10に形成された第1プローブホール15の最小ピッチと、第2ガイドプレート20に形成された第2プローブホール25の最小ピッチとが異なるように形成することもできる。図9はこのような技術が適用された検査接触装置5の断面図である。図9には示されていないが、中間プレート30を移動させるための位置調整ホールおよび位置調整ピン、中間プレートを支持するためのポストホールおよびポストピン、各プレートを整列するためのアラインホールおよびアラインピンなどの構成が選択的にさらに備えられてもよい。
図9を参照して説明すると、検査接触装置5は、第1プローブホール15のピッチよりも第2プローブホール15のピッチがさらに大きく形成される。第1プローブホール15から突出したプローブ50の下端は、検査体の表面に形成された電極と同一の配列を有するように形成される。これに対し、第2プローブホール25は、さらに広く配列されることにより、プローブ50間の距離をさらに確保することができるように形成される。検査接触装置5が駆動されると、各プローブ50は、曲げられながら互いに当接して短絡を起こすリスクがあるが、プローブ50間の距離をさらに広くすることができれば、このようなリスクを減らすことができる。
図10は検査接触装置5におけるプローブ50間の距離を拡大する原理を示す概念図である。プローブ50は、全体が伝導性物質からなっており、絶縁性被覆がない状態である。検査接触装置5が検査体に密着するにつれて、プローブ50の下端が検査体の表面によって押し付けられることになり、プローブの曲げ量が大きくなる。図10は曲げ量が大きくなった状態でガイドプレート10、20と中間プレート30を全て省略し、プローブ50のみを表現した。
図10(a)は、第1プローブホール15と第2プローブホール25の配列が同じである場合であって、すべてのプローブ50がz方向に互いに平行を維持している。プローブ50の下端のピッチはプローブ50の上端のピッチと同一である。このような構造では、不均一な曲げを持つプローブによってプローブ間の短絡が起こるリスクがある。特に100μm以下のファインピッチではプローブ間の短絡が起こるリスクが非常に高い。中間プレートがあるにも拘わらず、非常に激しい不均一な曲げを持つプローブによって中間プレートとガイドプレートとの間でプローブ間の短絡または漏れ電流があり得る。
図10(b)は、第1プローブホール15と第2プローブホール25の相対的な配列を調整することにより、図10(a)に比べて、各プローブ50の上端の位置がxとy方向に少しずつ移動してプローブ50間の距離が拡張された構造である。このような構造によれば、検査体の表面にはプローブ50が定められた配列で正確に接触しながらも、プローブ50間の距離を拡張させることにより、プローブ50相互間の接触が防止できる。プローブ50の上端が移動することによりプローブ50間の距離が遠くなるが、特にx方向にプローブ50の上端が移動することにより、隣接のプローブ50が持つ歪み曲線が互いに重なり合わなくなる。プローブ50は、断面が円形であって、中間の最も膨らんだ部分が互いに接し易いが、プローブ50の最も膨らんだ部分が重ならないので、プローブが接触して短絡する可能性は大幅に低くなる。
第1プローブホール15の配列は検査体の電極配列によって決定されるので任意に変更することができないのに対し、第2ガイドプレート20の第2プローブホール25間の間隔と配列は変化が可能である。この場合、第2プローブホール25の配列に合わせて、スペーストランスフォーマに形成される電極の配列も変化させなければならない。プローブが密集した状況では、このように第2プローブホール25の配列を変化させることにより、プローブ50間の短絡の可能性を大幅に減らすことができる。プローブ間の間隔があまりにも近いため、プローブ間の距離を伸ばしても、プローブ間の短絡が起こるおそれがある場合には、プローブの中間部分に絶縁体をコートしたプローブを使用することもできる。最小のピッチを有する2つのプローブのうちのいずれか一つにのみ絶縁体を被覆する場合でも、絶縁体被覆は効果がある。
第2プローブホール25のピッチおよび配列に応じて、中間プレート30に形成される中間ホール35のピッチおよび配列も一緒に変わらなければならない。つまり、直線のプローブを挿入する場合には、挿入段階で第1プローブホール15、中間ホール35および第2プローブホール25がすべて直線上にくるように各ホールの位置が整列されなければならない。中間プレート30が第1ガイドプレート10と第2ガイドプレート20との中間地点にある場合には、中間プレート30の中間ホール35は第1プローブホール15に比べて第2プローブホール25が移動した距離の半分だけ移動するように構成することができる。
第2プローブホール25のピッチを第1プローブホール15のピッチよりも大きくすることにより、プローブ50は垂直から外れて傾くようになり、ピッチを同一にした場合に比べて、第1プローブホール15と第2プローブホール25との距離はさらに遠くなる。しかし、実質的に第2ガイドプレート20上で第2プローブホール25が移動する距離は、第1ガイドプレート10と第2ガイドプレート20との間の距離に比べ1%水準と十分小さいので、第2プローブホール25の移動による2つのプローブホール15、25間の距離の変化は無視できるレベルである。すなわち、プローブ50の長さでは特別な変化がなくてもよいので、同じ長さの1種類のプローブで全体検査接触装置を製作することができる。プローブ50は、x方向とy方向にそれぞれ傾けることができ、2つの方向を合わせて垂直のプローブに比べて傾いた角度分だけプローブの長さに影響を与えるが、プローブの長さに大きな影響を与えない範囲内で、第2ガイドプレート20の第2プローブホール25の位置を変化させることが好ましい。このように第2プローブホール25のピッチを変化させてプローブ間の間隔を変化させる技術は、コブラプローブ、ワイヤプローブ、ポコプローブを含むすべての垂直型プローブに同様に適用できる。
図11は第1、第2プローブホール15、25の好ましい配列を例示する平面図である。図11(a)は第1ガイドプレート10に一列に形成された第1プローブホール15を示す。図11(b)は第2ガイドプレート20の第2プローブホール25の一部をx方向に移動させた構造を示している。
第1プローブホール15のピッチ(pitch)58に比べて第2プローブホール25のピッチ59が増加しているとともに、第2プローブホール25の配列も変わっている。第2プローブホール25の配列が広く配置されると、それに相応するスペーストランスフォーマの電極形成もさらに有利になるという利点がある。図11においてプローブ50の曲げ方向がx方向である場合、互いに隣接したプローブ50の歪み曲線が互いに重なり合わなくなる。歪み曲線が重なり合わなければ、隣接するプローブ50が互いに重ならないため、プローブ50の中間部分がy方向に揺れる場合でも、隣接するプローブ50が互いに接触する確率が大幅に低くなる。
以上、限られた実施形態および図面を参照して説明したが、これは一実施形態に過ぎず、本発明の技術思想の範囲内で様々な変形実施が可能であることは通常の技術者にとって自明である。各実施形態によって説明された検査接触装置は、他の構成が追加されることを排除するものではなく、例えば、互いに異なる実施形態が選択的に組み合わされて実施され得る。よって、本発明の保護範囲は特許請求の範囲の記載およびその均等範囲によって定められるべきである。

Claims (18)

  1. 第1プローブホールが形成される第1ガイドプレートと、
    前記第1ガイドプレートと平行に位置し、第2プローブホールが形成される第2ガイドプレートと、
    前記第1ガイドプレートと前記第2ガイドプレートとの間に位置し、中間ホールが形成された中間プレートと、
    前記第1プローブホール、前記第2プローブホールおよび前記中間ホールに挿入されるプローブと、を含んでなり、
    前記中間プレートは、前記第1ガイドプレートおよび前記第2ガイドプレートに対して相対的に移動可能であることを特徴とする、検査接触装置。
  2. 前記プローブは、少なくとも一部分が曲げられており、前記曲げられた部分が前記中間ホールの壁面に接していることを特徴とする、請求項1に記載の検査接触装置。
  3. 前記プローブの最も太い部分の直径が前記第1プローブホールまたは前記第2プローブホールの内径よりも小さいことを特徴とする、請求項1に記載の検査接触装置。
  4. 前記プローブは、少なくとも一部分が曲げられており、
    前記中間プレートは、前記プローブが曲げられた方向にさらに移動可能であり、前記プローブが曲げられた方向と反対の方向には移動が制限されることを特徴とする、請求項1に記載の検査接触装置。
  5. 前記第1ガイドプレートに第1ポストホールが形成されるか、或いは前記第2ガイドプレートに第2ポストホールが形成され、
    前記中間プレートの移動制限は、前記第1ポストホールまたは前記第2ポストホールに挿入されたポストピンによって行われることを特徴とする、請求項4に記載の検査接触装置。
  6. 前記中間プレートには前記ポストピンを挿入するための中間ポストホールが形成され、
    前記中間ポストホールの内径は、前記中間プレートが移動できるように前記ポストピンの直径よりも大きく形成されることを特徴とする、請求項5に記載の検査接触装置。
  7. 前記中間プレートを前記第1ガイドプレートおよび前記第2ガイドプレートに対して相対的に移動させるための位置調整ピンをさらに含み、
    前記中間プレートの移動によって前記プローブの少なくとも一部分が曲げられ、前記曲げられた部分が前記中間ホールの壁面に接することを特徴とする、請求項2に記載の検査接触装置。
  8. 前記位置調整ピンは、
    前記第1ガイドプレートに形成された第1位置調整ホールまたは前記第2ガイドプレートに形成された第2位置調整ホールに回転可能に挿入され、前記第1位置調整ホールまたは前記第2位置調整ホール内で回転させたとき、前記中間プレートを押して移動させることができるように偏心回転する部分が備えられることを特徴とする、請求項7に記載の検査接触装置。
  9. 前記第1位置調整ホールまたは前記第2位置調整ホールの内径が前記位置調整ピンの直径よりも大きく形成され、前記中間プレートを移動させた後に前記位置調整ピンを除去することが可能であることを特徴とする、請求項8に記載の検査接触装置。
  10. 前記位置調整ピンは、前記検査接触装置の側面に形成された位置調整ホールに挿入され、前記中間プレートを移動させることができるように構成されることを特徴とする、請求項7に記載の検査接触装置。
  11. 前記第1プローブホールのピッチと前記第2プローブホールのピッチとが互いに異なることを特徴とする、請求項1に記載の検査接触装置。
  12. 前記第1プローブホールの配列と前記第2プローブホールの配列とが互いに異なることを特徴とする、請求項1に記載の検査接触装置。
  13. 前記プローブが検査体の電極に接触して押し付けられるときに前記プローブに歪みが発生し、
    前記プローブの歪みによって中間プレートが移動することを特徴とする、請求項1に記載の検査接触装置。
  14. 前記中間ホールが長孔形状であることを特徴とする、請求項1に記載の検査接触装置。
  15. 前記長孔形状の中間ホールの長軸方向が、隣接するプローブの中心同士を結んだ線に対して所定の角度傾いた方向であることを特徴とする、請求項14に記載の検査接触装置。
  16. 前記プローブのうち少なくとも一つのプローブに絶縁性被覆が形成されたことを特徴とする、請求項1に記載の検査接触装置。
  17. 前記中間プレートの移動によって前記プローブの歪みが発生することを特徴とする、請求項1に記載の検査接触装置。
  18. 前記プローブが自重によって重力方向に動かずに固定されていることを特徴とする、請求項1に記載の検査接触装置。
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